Caractéristiques de performance et analyse d'exemple d'application du convertisseur série analogique-numérique M

Max144max est un nouveau convertisseur analogique-numérique série 12 bits à double canal produit par la société Maxim aux États-Unis. Il a les fonctions d'arrêt automatique et de réveil rapide, et est intégré en interne avec le circuit d'horloge et le circuit d'échantillonnage/blocage ; En même temps, il présente les avantages d'un taux de conversion élevé et d'une faible consommation d'énergie. Il est particulièrement adapté aux instruments intelligents alimentés par des piles et ayant des exigences élevées en matière de volume et de précision. Les principales caractéristiques de max144 sont les suivantes:

la plage de tension d'alimentation unique est de 2,7 5,25 V ;

avec deux canaux d'entrée de signal analogique CH0 et ch1 ? La plage de tension du signal analogique est de 0 VREF ;

fréquence d'échantillonnage jusqu'à 108 ksps ;

Consommation de puissance faible. Lorsque VDD est de 3,6 V et que la fréquence d'échantillonnage atteint la valeur maximale de 108 ksps, la consommation électrique n'est que de 3,2 mw ;

interface série compatible avec SPI / QSPI / microwire.

2. Fonction de la Pin

Max144 adopte le package DIP8 et ses fonctions de broche sont les suivantes:

VDD : borne d'alimentation positive, 2,7 5,25 V ;

CH0/ch1 : canal d'entrée de signal analogique ;

GND : masse analogique / masse numérique ;

Ref : entrée de tension de référence externe, utilisée comme tension de référence de conversion analogique-numérique ;

CS/SHDN : cette broche est au niveau bas et est l'entrée de sélection de puce ; Il s'agit d'un niveau élevé et d'une entrée en mode hors tension ;

Dout : terminal de sortie de données série ;

SCLK: entrée d'horloge série.

3. Instructions d'utilisation

3.1 entrée de signal analogique

Les deux canaux d'entrée analogiques CH0 et ch1 de max144 peuvent être connectés à deux sources de signal différentes. Après la réinitialisation de la mise sous tension, max144 convertira automatiquement a/D le signal analogique du canal CH0, passera automatiquement au canal ch1 après la conversion, et a/D convertira le signal analogique du canal ch1, puis basculera et convertira alternativement entre les canaux CH0 et ch1 . Un chid de bit d'indicateur de canal contenu dans les données de sortie ? Il est utilisé pour déterminer vers quel canal les données sont converties. S'il n'y a qu'un seul signal analogique, CH0 et ch1 peuvent être connectés ensemble en tant que canal d'entrée, mais les données de sortie contiennent toujours le bit d'indicateur de canal chid.

Max144 a un circuit de protection d'entrée analogique à l'intérieur, de sorte que le signal d'entrée est autorisé à passer de GND 300 mV à VDD 300 mV. Si la précision de conversion requise est élevée, le signal d'entrée ne doit pas être supérieur à VDD 50 mV ? Et pas moins de GND 50mV.

3.2 mode d'horloge et séquence de travail

Le réglage CS / SHDN au niveau bas peut démarrer le processus de conversion A / N. Au front descendant de CS / SHDN, le circuit échantillonneur / bloqueur interne entrera en mode d'échantillonnage. À ce moment, si SCLK est au niveau haut, sélectionnez le mode d'horloge interne ; S'il est de niveau bas, sélectionnez le mode d'horloge externe. Fig. 2 montre un chronogramme des modes d'horloge interne et externe. Lorsque la fréquence d'horloge série est inférieure à 100 kHz ou supérieure à 2,17 MHz, le mode d'horloge interne doit être sélectionné. Lorsque vous travaillez en mode d'horloge externe, parce que l'horloge externe non seulement déplace les données, mais entraîne également la conversion analogique-numérique, la conversion A/N doit être à 140 S, sinon la tension sur le condensateur dans l'échantillon/maintien circuit peut réduire la précision du résultat de la conversion. Après la conversion, le circuit d'oscillation interne est fermé et dout passe au niveau haut. A ce moment, les données de conversion peuvent être lues.

3.3 format de données de sortie

Le tableau 1 montre les formats de données de sortie série dans les modes d'horloge interne et externe. On peut voir d'après le tableau 1 que le format de sortie des données série est haut en avant et bas en arrière. Au moins 16 cycles d'horloge sont nécessaires pour lire une donnée convertie. Les trois premiers bits sont toujours de niveau haut (le bit EOC est également inclus dans le mode d'horloge interne). Le quatrième bit est le bit d'indicateur de canal chid. Chid = 0 indique le canal CH0, c'est-à-dire que les données sont converties à partir du canal CH0 ; Chid = 1 indique le canal ch1, c'est-à-dire que les données sont converties à partir du canal ch1 ; Viennent ensuite les données de conversion a/n 12 bits, le bit le plus significatif est à l'avant, et chaque bit de données est déplacé sur le front montant de SCLK ; Après la conversion, CS / SHDN passe au niveau haut et dout est dans un état d'impédance élevée.

Tableau 1 format de sortie de données de max14

4. Application de max144 dans l'ajusteur de niveau

Fig. 3 est un exemple de l'application réussie de max144 à l'ajusteur de niveau. Le régulateur de niveau a deux signaux analogiques, qui doivent être convertis en alternance, et les signaux alternant dans deux directions sont ajustés horizontalement en fonction des résultats de conversion. Max144 peut simplement répondre à cette exigence. Le signal analogique est amplifié et filtré et connecté aux ports CH0 et ch1 de max144.

Étant donné que la plage de tension du signal analogique est de 0 à 2,0 V ? Par conséquent, la tension de référence de max144 peut être réglée sur 2,048 v ? Cela peut améliorer la précision de la conversion et faciliter le traitement ultérieur des données converties. La tension de référence de 2.048v peut être fournie par ref191. L'interface entre max144 et MCU est très simple. Seules trois lignes d'E/S sont nécessaires. Le circuit adopte le mode d'horloge interne. Le MCU génère une horloge série par programmation et lit les données en fonction de la synchronisation. Son sous-programme de conversion a/n est le suivant:

Les données converties (16 bits) peuvent être stockées dans r3r2. Les canaux CH0 et ch1 peuvent être distingués par le bit d'indicateur chid, puis les données de conversion A/N réelles peuvent être obtenues en masquant les 4 bits supérieurs.

Étant donné que le signal d'entrée contient généralement divers bruits et interférences, afin d'obtenir des données de conversion précises, le signal d'entrée doit être connecté en série avec une résistance 470 et un condensateur de dérivation F de résistance 0,01 pour affaiblir le bruit d'horloge généré par le filtre à condensateur commuté. Le programme de filtrage numérique peut être utilisé dans la programmation, comme le filtrage médian, le filtrage moyen, etc. Lors de la conception de la carte de circuit imprimé, le chemin d'entrée du signal analogique doit être aussi court que possible, et le signal analogique et le signal numérique doivent être câblés séparément ; La terre analogique et la terre numérique doivent également être isolées et court-circuitées près du fil de terre de max144 ; Le bruit haute fréquence introduit par l'alimentation positive VDD affectera également la précision de la conversion. Par conséquent, deux réseaux de condensateurs de dérivation parallèles peuvent être utilisés pour le filtrer.

Max144 est compatible avec d'autres normes d'interface série (telles que SPI ? QSPI ? Microwire, etc.), et peut être directement connecté avec SPI ? L'interface série à microfil s'interface avec le microprocesseur.