Características de Desempenho e Análise de Exemplo de Aplicação do Conversor Serial Analógico-Digital M

Max144max é um novo conversor analógico-digital serial de 12 bits de canal duplo produzido pela empresa Maxim nos Estados Unidos. Possui as funções de desligamento automático e despertar rápido, e é integrado internamente com circuito de clock e circuito de amostra/hold; Ao mesmo tempo, tem as vantagens de alta taxa de conversão e baixo consumo de energia. É especialmente adequado para instrumentos inteligentes que são alimentados por baterias e têm altos requisitos de volume e precisão. As principais características do max144 são as seguintes:

a faixa de tensão da fonte de alimentação única é de 2,7 5,25 V;

com dois canais de entrada de sinal analógico CH0 e ch1? A faixa de tensão do sinal analógico é 0 VREF;

frequência de amostragem de até 108ksps;

Baixo consumo de energia. Quando o VDD é de 3,6V e a frequência de amostragem atinge o valor máximo de 108ksps, o consumo de energia é de apenas 3,2mw;

interface serial compatível com SPI / QSPI / microfio.

2. Função Pin

Max144 adota o pacote DIP8, e suas funções de pinos são as seguintes:

VDD: terminal de alimentação positivo, 2,7 5,25V;

CH0 / ch1: canal de entrada de sinal analógico;

GND: terra analógico/terra digital;

Ref: entrada de tensão de referência externa, utilizada como tensão de referência de conversão analógico-digital;

CS/SHDN: este pino está em nível baixo e é entrada de seleção de chip; É de alto nível e é entrada de modo de desligamento;

Dout: terminal de saída de dados seriais;

SCLK: entrada de relógio serial.

3. Instruções para o uso

3.1 entrada de sinal analógico

Os dois canais de entrada analógica CH0 e ch1 de max144 podem ser conectados a duas fontes de sinal diferentes. Após a reinicialização, o max144 converterá automaticamente o sinal analógico do canal CH0 a / D, alternará automaticamente para o canal ch1 após a conversão e converterá o sinal analógico do canal ch1 em a / D e, em seguida, alternará e converterá entre os canais CH0 e ch1 alternadamente . Um bit de sinalizador de canal contido nos dados de saída? Ele é usado para determinar em qual canal os dados são convertidos. Se houver apenas um sinal analógico, CH0 e ch1 podem ser conectados juntos como um canal de entrada, mas os dados de saída ainda contêm o bit de flag de canal chid.

Max144 tem circuito de proteção de entrada analógica dentro, então o sinal de entrada pode mudar de GND 300mV para VDD 300mV. Se a precisão de conversão necessária for alta, o sinal de entrada não deve ser maior que VDD 50mV? E não inferior a GND 50mV.

3.2 modo de relógio e sequência de trabalho

Definir CS/SHDN para nível baixo pode iniciar o processo de conversão A/D. Na borda descendente de CS / SHDN, o circuito interno de amostragem / espera entrará no modo de amostragem. Neste momento, se o SCLK estiver em nível alto, selecione o modo de relógio interno; Se for de nível baixo, selecione o modo de relógio externo. Fig. 2 mostra um diagrama de tempo dos modos de relógio interno e externo. Quando a frequência do relógio serial for menor que 100kHz ou maior que 2,17mhz, o modo de relógio interno deve ser selecionado. Ao trabalhar no modo de relógio externo, porque o relógio externo não apenas move os dados, mas também aciona a conversão analógico-digital, a conversão A / D deve estar em 140 S, caso contrário, a tensão no capacitor na amostra / espera circuito pode reduzir a precisão do resultado da conversão. Após a conversão, o circuito de oscilação interna é fechado e o ponto muda para nível alto. Neste momento, os dados de conversão podem ser lidos.

3.3 formato de dados de saída

A Tabela 1 mostra os formatos de dados de saída serial nos modos de relógio interno e externo. Pode-se ver na tabela 1 que o formato de saída de dados seriais é alto na frente e baixo atrás. São necessários pelo menos 16 ciclos de clock para ler os dados convertidos. Os primeiros três bits são sempre de alto nível (o bit EOC também está incluído no modo de relógio interno). O quarto bit é o bit chid do sinalizador de canal. Chid = 0 indica o canal CH0, ou seja, os dados são convertidos do canal CH0; Chid = 1 indica canal ch1, ou seja, os dados são convertidos do canal ch1; A seguir estão os dados de conversão de 12 bits a / D, o bit mais significativo está na frente e cada bit de dados é movido para fora na borda ascendente do SCLK; Após a conversão, CS/SHDN muda para nível alto e dout fica em estado de alta impedância.

Formato de saída de dados da Tabela 1 de max14

4. Aplicação de max144 no ajustador de nível

Fig. 3 é um exemplo da aplicação bem sucedida de max144 ao ajustador de nível. O regulador de nível possui dois sinais analógicos, que precisam ser convertidos alternadamente, e os sinais alternados em duas direções são ajustados horizontalmente de acordo com os resultados da conversão. Max144 pode apenas atender a esse requisito. O sinal analógico é amplificado e filtrado e conectado às portas CH0 e ch1 do max144.

Como a faixa de tensão do sinal analógico é 0 2,0 V? Portanto, a tensão de referência de max144 pode ser ajustada para 2.048v? Isso pode melhorar a precisão da conversão e facilitar o processamento subsequente dos dados convertidos. A tensão de referência de 2.048v pode ser fornecida pela ref191. A interface entre max144 e MCU é muito simples. Apenas três linhas de E/S são necessárias. O circuito adota o modo de relógio interno. O MCU gera o relógio serial através da programação e lê os dados de acordo com o tempo. Sua sub-rotina de conversão a/D é a seguinte:

Os dados convertidos (16 bits) podem ser armazenados em r3r2. Os canais CH0 e ch1 podem ser distinguidos pelo bit de flag chid, e então os dados reais de conversão A/D podem ser obtidos mascarando os 4 bits superiores.

Como o sinal de entrada geralmente contém vários ruídos e interferências, para obter dados de conversão precisos, o sinal de entrada deve ser conectado em série com um resistor de 470 e um capacitor de bypass F de 0,01 resistor para enfraquecer o ruído de clock gerado pelo filtro de capacitor comutado. O programa de filtragem digital pode ser usado na programação, como filtragem de mediana, filtragem de média, etc. Ao projetar a placa de circuito, o caminho de entrada do sinal analógico deve ser o mais curto possível, e o sinal analógico e o sinal digital devem ser conectados separadamente; O terra analógico e o terra digital também devem ser isolados e curto-circuitados próximo ao fio terra do max144; O ruído de alta frequência introduzido pela fonte de alimentação positiva VDD também afetará a precisão da conversão. Portanto, duas redes de capacitores de bypass paralelo podem ser usadas para filtrá-lo.

Max144 é compatível com outros padrões de interface serial (como SPI? QSPI? Microwire, etc.), e pode ser conectado diretamente com SPI? A interface serial de microfios faz interface com o microprocessador.