Características de rendimiento y ejemplo de aplicación Análisis del convertidor serial analógico a digital M

Max144max es un nuevo convertidor de analógico a digital en serie de 12 bits de doble canal producido por la compañía Maxim en los Estados Unidos. Tiene las funciones de apagado automático y activación rápida, y está integrado internamente con circuito de reloj y circuito de muestra/retención; Al mismo tiempo, tiene las ventajas de una alta tasa de conversión y un bajo consumo de energía. Es especialmente adecuado para instrumentos inteligentes que funcionan con baterías y tienen altos requisitos de volumen y precisión. Las características principales de max144 son las siguientes:

el rango de voltaje de la fuente de alimentación única es de 2,7 a 5,25 V;

con dos canales de entrada de señal analógica CH0 y ch1? El rango de voltaje de la señal analógica es 0 VREF;

frecuencia de muestreo de hasta 108 ksps;

Bajo consumo de energía. Cuando VDD es de 3,6 V y la frecuencia de muestreo alcanza el valor máximo de 108 ksps, el consumo de energía es de solo 3,2 mw;

interfaz serie compatible con SPI/QSPI/microwire.

2. Función Pin

Max144 adopta el paquete DIP8 y sus funciones de pin son las siguientes:

VDD: terminal de alimentación positiva, 2,7 5,25 V;

CH0 / ch1: canal de entrada de señal analógica;

GND: tierra analógica/tierra digital;

Ref: entrada de voltaje de referencia externa, utilizada como voltaje de referencia de conversión de analógico a digital;

CS/SHDN: este pin está en un nivel bajo y es una entrada de selección de chip; Es de alto nivel y es entrada de modo de apagado;

Dout: terminal de salida de datos en serie;

SCLK: entrada de reloj serie.

3. Instrucciones de uso

3,1 entrada de señal analógica

Los dos canales de entrada analógica CH0 y ch1 de max144 se pueden conectar a dos fuentes de señal diferentes. Después de reiniciar, max144 convertirá automáticamente a / D la señal analógica del canal CH0, cambiará automáticamente al canal ch1 después de la conversión, y a / D convertirá la señal analógica del canal ch1, y luego cambiará y convertirá entre los canales CH0 y ch1 alternativamente . ¿Un bit de bandera de canal contenido en los datos de salida? Se utiliza para determinar a qué canal se convierten los datos. Si solo hay una señal analógica, CH0 y ch1 se pueden conectar juntos como un canal de entrada, pero los datos de salida aún contienen el bit de bandera de canal chid.

Max144 tiene un circuito de protección de entrada analógica en el interior, por lo que la señal de entrada puede cambiar de GND 300mV a VDD 300mV. Si la precisión de conversión requerida es alta, la señal de entrada no debe ser superior a VDD 50 mV. Y no menos de GND 50mV.

3.2 modo reloj y secuencia de trabajo

Establecer CS / SHDN en un nivel bajo puede iniciar el proceso de conversión A / D. En el flanco descendente de CS/SHDN, el circuito interno de muestreo/retención ingresará al modo de muestreo. En este momento, si SCLK es de alto nivel, seleccione el modo de reloj interno; Si es de nivel bajo, seleccione el modo de reloj externo. ¡Fig! 2 muestra un diagrama de tiempo de los modos de reloj interno y externo. Cuando la frecuencia del reloj en serie sea inferior a 100 kHz o superior a 2,17 MHz, se seleccionará el modo de reloj interno. Cuando se trabaja en el modo de reloj externo, debido a que el reloj externo no solo saca datos, sino que también impulsa la conversión de analógico a digital, la conversión A / D debe ser de 140 S; de lo contrario, el voltaje en el capacitor en la muestra / retención circuito puede reducir la precisión del resultado de la conversión. Después de la conversión, el circuito de oscilación interna se cierra y el dout cambia a un nivel alto. En este momento, se pueden leer los datos de conversión.

3,3 formato de datos de salida

La Tabla 1 muestra los formatos de datos de salida en serie en los modos de reloj interno y externo. Se puede ver en la tabla 1 que el formato de salida de datos en serie es alto en el frente y bajo en la parte posterior. Se requieren al menos 16 ciclos de reloj para leer los datos convertidos. Los primeros tres bits son siempre de alto nivel (el bit EOC también se incluye en el modo de reloj interno). El cuarto bit es el bit de indicador de canal chid. Chid = 0 indica el canal CH0, es decir, los datos se convierten del canal CH0; Chid = 1 indica el canal ch1, es decir, los datos se convierten desde el canal ch1; Lo siguiente son los datos de conversión a / D de 12 bits, el bit más significativo está en el frente, y cada bit de datos se mueve hacia afuera en el borde ascendente de SCLK; Después de la conversión, CS/SHDN cambia a un nivel alto y el dout está en un estado de alta impedancia.

Formato de salida de datos de tabla 1 de máx.14

4. Aplicación de max144 en el ajustador de nivel

¡Fig! 3 es un ejemplo de la aplicación exitosa de max144 al ajustador de nivel. El regulador de nivel tiene dos señales analógicas, que deben convertirse alternativamente, y las señales que alternan en dos direcciones se ajustan horizontalmente de acuerdo con los resultados de la conversión. Max144 solo puede cumplir con este requisito. La señal analógica se amplifica y filtra y se conecta a los puertos CH0 y ch1 de max144.

¿Dado que el rango de voltaje de la señal analógica es 0 2.0V? Por lo tanto, el voltaje de referencia de max144 se puede configurar en 2.048v. Esto puede mejorar la precisión de la conversión y facilitar el procesamiento posterior de los datos convertidos. El voltaje de referencia de 2.048v puede ser proporcionado por ref191. La interfaz entre max144 y MCU es muy simple. Solo se necesitan tres líneas de E/S. El circuito adopta el modo de reloj interno. La MCU genera un reloj en serie a través de la programación y lee los datos de acuerdo con el tiempo. Su subrutina de conversión a/D es la siguiente:

Los datos convertidos (16 bits) se pueden almacenar en r3r2. Los canales CH0 y ch1 se pueden distinguir por el bit de bandera chid, y luego los datos de conversión A / D reales se pueden obtener enmascarando los 4 bits superiores.

Dado que la señal de entrada generalmente contiene varios ruidos e interferencias, para obtener datos de conversión precisos, la señal de entrada debe conectarse en serie con una resistencia de 470 y un condensador de derivación F de resistencia de 0,01 para debilitar el ruido de reloj generado por el filtro de condensador conmutado. El programa de filtrado digital se puede utilizar en la programación, como filtrado mediano, filtrado promedio, etc. Al diseñar la placa de circuito, la ruta de entrada de la señal analógica debe ser lo más corta posible, y la señal analógica y la señal digital deben cablearse por separado; La tierra analógica y la tierra digital también deben aislarse y cortocircuitarse cerca del cable de tierra de max144; El ruido de alta frecuencia introducido por la fuente de alimentación positiva VDD también afectará la precisión de la conversión. Por lo tanto, se pueden usar dos redes de capacitores de derivación en paralelo para filtrarlo.

Max144 es compatible con otros estándares de interfaz serial (como SPI? QSPI? Microwire, etc.) y se puede conectar directamente con SPI? La interfaz serie de microcables interactúa con el microprocesador.