AD7581：一款强大的8位8通道数据采集系统

引言

在电子设计领域，数据采集系统是不可或缺的一部分。Analog Devices的AD7581作为一款微处理器兼容的8位、8通道、内存缓冲的数据采集系统，以其众多出色的特性和功能，在众多数据采集应用中展现出了强大的优势。本文将深入介绍AD7581的特性、工作原理、操作方法以及接口设计等方面的内容，希望能为电子工程师们在设计相关系统时提供有价值的参考。

文件下载：AD7581AQ.pdf

AD7581的特性

高分辨率与精准度

AD7581具备8位分辨率，能提供较为精确的数据采集结果。并且在全温度范围内无漏码现象，确保了数据的准确性和可靠性。这对于对数据精度要求较高的应用场景，如工业自动化、仪器仪表等领域，具有重要意义。

丰富的片上资源

片上集成了8X8双端口内存，方便数据的存储和管理。同时，具备三态数据驱动器，可实现与多种微处理器的直接接口，如Z80、8085、6800等，增强了其通用性和兼容性。

其他特性

还具有比例测量能力、交错式DMA操作、快速转换等特性。其A/D转换过程对微处理器完全透明，且成本较低，这些优势使得AD7581在市场上具有很强的竞争力。

工作原理

AD7581由8位逐次逼近型A/D转换器、8通道多路复用器、8X8双端口RAM、三态数据驱动器、地址锁存器和微处理器兼容控制逻辑组成。在微处理器控制信号作为时钟的情况下，逐次逼近转换在连续的通道排序基础上进行。每次转换结束后，数据会自动传输到8X8双端口RAM的相应位置。由于片上逻辑提供交错式DMA，在微处理器控制下，任何时候都可以对任何通道进行读数据操作。

操作方法

单极性二进制操作

偏移调整

通过双极性偏移引脚BoFs消除比较器偏移。由于比较器偏移与激活的通道无关，先将 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置为低电平，利用ALE锁存地址。当AIN (0 = 19.5 mV)（1/2LSB）时，调整R11，即BoFs上的偏移电压，直到 (DB{7}-DB{1}) 为低电平且 (DB{0})（LSB）闪烁。

增益调整

在许多应用中，可能不需要增益调整。对于需要增益调整的通道，在进行增益调整之前必须先进行偏移调整。具体步骤为：向所有输入通道AIN(0 - 7)施加 +9.941V（FS - 3/2LSB）；通过 (A{0})、(A{1})、(A{2}) 选择所需通道n并使用ALE锁存地址；调整所选通道的微调器RN，直到 (DB{7}-DB{1}) 为高电平且LSB ((DB{0})) 闪烁；选择下一个需要增益调整的通道并重复上述步骤。

单极性（补码二进制）操作

偏移调整

同样通过双极性偏移引脚BoFs消除比较器偏移。将 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置为低电平，利用ALE锁存地址。当AIN (0 = -9.98 V)（-FS + 1/2LSB）时，调整R11，即 (B ofs) 上的偏移电压，直到 (DB{7}-DB{1}) 为低电平且LSB ((DB{0})) 闪烁。

接口设计

与6800和8085的接口

文档中给出了AD7581与6800和8085的接口图。在接口设计时，需要注意一些问题。例如，为防止地址总线上的不同上升和下降时间导致的未指定状态在AD7581 CS端子产生毛刺，从而引起不必要的读取操作，最好对地址解码逻辑进行门控，如使用RD（8080）、RD（8085）或VMA（6800）。另外，建议将 (AGND) 和 (DGND) 本地连接，以防止向AD7581注入噪声。在 (A{G N D}-D{G N D}) 互连不是本地的系统中，应在AD7581的 (AGND) 和DGND引脚之间连接背对背二极管（如1N914或等效器件）。

机械信息

AD7581有28引脚陶瓷双列直插封装（D - 28）和28引脚塑料双列直插封装（N - 28）两种封装形式，并给出了相应的外形尺寸。工程师在进行PCB设计时，需要根据实际需求选择合适的封装，并注意引脚的排列和尺寸。

总结

AD7581以其丰富的特性、灵活的操作方式和良好的接口兼容性，为电子工程师在数据采集系统设计中提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和场景，合理运用AD7581的各项功能，同时注意接口设计和机械封装等方面的问题，以确保系统的稳定运行和高性能表现。大家在使用AD7581的过程中，有没有遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。