快速发布采购 管理采购信息

ADC0831-N/ADC0832-N/ADC0834-N/ADC0838-N带多路复用器选项的8位串行I/O A/D转换器

时间:2019-12-2, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

韩国漫画性溢房屋全集免费 www.059mh.cn 特征

TI-MICROWIRE兼容的COPS系列处理器直接接口;与所有微处理器的简单接口,或“独立”操作;按比例操作或使用5 VDC电压基准;无需调零或满标度;带地址逻辑的2、4或8通道多路复用器选项;并联调节器允许使用高压电源操作;0V至5V输入范围,带单个5V电源;带串行数字数据链路的远程操作;TTL/MOS输入/输出兼容;0.3英寸。标准宽度,8针、14针或20针PDIP组件;20针PLCC封装(仅ADC0838-N);SOIC封装。

主要规格

分辨率:8位;未经调整的总误差:±1/2 LSB和±1 LSB;单电源:5 VDC;低功率:15兆瓦;转换时间:32μs。

说明

ADC0831系列是8位连续的采用串行I/O的A/D转换器可配置输入多路复用器,最多8个通道。串行I/O配置为符合TI微线串行数据交换标准与COPS系列处理器的接口,并且可以与标准移位寄存器或μPs接口。2、4或8通道多路复用器是软件配置为单端或差分输入以及频道分配。差分模拟电压输入允许增加共模抑制与模拟补偿零输入电压值。另外,电压可以调整引用输入以允许编码任何小于8位的模拟电压范围决议。

典型应用

请注意,关于德州仪器半导体产品的可用性、标准保证和在关键应用中的使用以及免责声明的重要通知出现在本数据表的末尾。

功能描述

多路复用器寻址

这些转换器的设计利用了采样数据比较器结构,该结构提供了由逐次逼近例程转换的差分模拟输入。

实际转换的电压始终是指定的“+”输入端子和“-”输入端子之间的差值。被转换对的每个输入端子的极性指示转换器期望的最正线路。如果分配的“+”输入小于“-”输入,转换器将以全零输出代码响应。

一个独特的输入多路复用方案已被用来提供多个模拟信道与软件可配置的单端,差分,或一个新的伪差分选项,将转换在任何模拟输入电压和公共终端之间的差异。在基于换能器的数据采集系统中所需的模拟信号调理显著地简化了这种类型的输入灵活性。现在,一个转换器包可以处理接地参考输入和真差分输入以及具有任意参考电压的信号。

在开始转换之前,在MUX寻址序列期间分配特定的输入配置。MUX地址选择要启用的模拟输入,以及该输入是单端还是差分输入。在差分情况下,它还指定通道的极性。差分输入仅限于相邻信道对。例如,信道0和信道1可以被选择为不同的对,但是信道0或信道1不能与任何其他信道不同地动作。除了选择差分模式外,还可以选择符号。通道0可以选择为正输入,通道1可以选择为负输入,反之亦然。这种可编程性最好由下表所示的各种产品选项的MUX寻址代码来说明。

MUX地址通过DI线转移到转换器中。由于ADC0831-N只包含一个具有固定极性分配的差分输入通道,因此不需要寻址。

ADC0838-N上的公共输入线可用作伪差分输入。在此模式下,此引脚上的电压被视为任何其他输入通道的“-”输入。该电压不必是模拟接地;它可以是所有输入共用的任何参考电压。该特性在单电源应用中最有用,其中模拟电路可能被偏置到除接地以外的电位,并且输出信号都被称为该电位。

由于输入配置受软件控制,因此可以根据需要在每次转换时对其进行修改。一个通道可以被视为一个转换的单端接地参考输入;然后它可以被重新配置为另一个转换的差分通道的一部分。图22说明了可以实现的输入灵活性。

每个通道的模拟输入电压可以从地面以下50毫伏到VCC以上50毫伏(通常为5伏),而不会降低转换精度。

数字接口

这些转换器的一个最重要的特点是它们与控制处理器的串行数据链路。使用串行通信格式提供了两个非常重要的系统改进;它允许在不增加包大小的情况下在转换器包中包含更多的功能,并且它可以通过将转换器定位在模拟传感器上来消除低电平模拟信号的传输;将高噪声免疫数字数据传输回主处理器。

要了解这些转换器的操作,最好参考时序图和功能框图,并遵循完整的转换顺序。为了清楚起见,每个设备都有一个单独的图表。

1、首先将CS(chip select)线拉低即可启动转换。在整个转换过程中,此行必须保持低位。转换器现在正在等待开始位及其MUX赋值字。

2、然后由处理器生成时钟(如果不是连续提供),并输出到A/D时钟输入端。

3、在时钟的每个上升沿上,(DI)行中的数据的状态被计时到MUX地址移位寄存器中。起始位是此行出现的第一个逻辑“1”(忽略所有前导零)。在起始位之后,转换器期望接下来的2到4位是MUX赋值字。

4、当起始位移到MUX寄存器的起始位置时,输入通道被分配,转换即将开始。自动插入一个半时钟周期的间隔(在没有发生任何事情的情况下),以允许选定的MUX信道稳定。此时,SAR状态行变高,表示正在进行转换,DI行被禁用(不再接受数据)。

5、数据输出(DO)线现在脱离三态,并为MUX的这一个时钟周期提供前导零。

6、当转换开始时,SAR比较器的输出显示在时钟每个下降沿上的DO线处,该输出指示模拟输入是否大于(高)或小于(低)来自内部电阻阶梯的每个连续电压。此数据是转换被移出的结果(首先是MSB),处理器可以立即读取。

7、在8个时钟周期之后,转换完成。SAR状态行返回low,表示稍后的这个半时钟周期。

8、如果程序员倾向于,数据可以以LSB第一格式提供[这利用了shift enable(第E)控制线]。结果的所有8位都存储在输出移位寄存器中。在不包括SE控制行,数据LSB first,在MSB第一个数据流之后自动移出DO行。然后DO行变低并保持低位,直到CS返回高位。在ADC0838-N上,SE线引出,如果保持在高位,则LSB的值在DO线上保持有效。当SE被强制降低时,数据首先被LSB打卡。ADC0831-N是一个例外,因为其数据仅以MSB first格式输出。

9、当CS线高时,所有内部寄存器被清除。如果需要另一个转换,则CS必须进行一个由高到低的转换,然后是地址信息。

DI和DO线可以捆绑在一起,并通过一根线的双向处理器I/O位进行控制。这是可能的,因为DI输入仅在MUX寻址间隔期间被“观察”,而DO线仍处于高阻抗状态。

参考因素

应用于这些转换器的参考输入的电压定义了256个可能输出代码所适用的模拟输入的电压范围(VIN(MAX)和VIN(MIN)之间的差)。这种装置既可以用于比率测量应用,也可以用于要求绝对精度的系统。参考引脚必须连接到能够驱动通常为3.5 kΩ的参考输入电阻的电压源。此引脚是用于逐次逼近转换的电阻分压器串的顶部。

在比率测量系统中,模拟输入电压与a/D参考电压成正比。该电压通常是系统电源,因此VREF引脚可以连接到VCC(在ADC0832N内部完成)。当模拟输入和A/D参考同时移动时,该技术放宽了系统参考的稳定性要求,在给定的输入条件下保持相同的输出代码。

对于绝对精度,当模拟输入在非常特定的电压限制之间变化时,可以使用时间和温度稳定的电压源对参考管脚进行偏置。LM385和LM336参考二极管是与这些转换器一起使用的良好的低电流器件。

参考值的最大值限于VCC电源电压。然而,最小值可以非常?。湫托阅芴卣鳎?,以允许传感器输出的直接转换,提供小于5V的输出跨度。由于转换器的灵敏度增加(1lsb等于VREF/256),因此在以减小的跨度运行时,必须特别注意噪声拾取、电路布局和系统误差电压源。

模拟输入

这些转换器最重要的特点是,它们可以位于模拟信号源,通过几根电线就可以与具有高抗噪声串行位流的控制处理器通信。这本身极大地减少了电路,以保持模拟信号的准确性,否则最容易受到噪声拾取。然而,对于模拟输入,如果输入在开始时有噪声,或者可能在很大的共模电压上有噪声,则有几个字是顺序的。

这些转换器的差分输入实际上减少了共模输入噪声的影响,共模输入噪声是一种信号,对于一个转换来说,对所选的“+”和“-”输入都是公共的(60赫兹是最典型的)。采样“+”输入和“-”输入之间的时间间隔是时钟周期的1/2。在此短时间间隔内,共模电压的变化会导致转换错误。对于正弦共模信号,该误差为:

其中:fCM是共模信号的频率;VPEAK是其峰值电压值;fCLK,是A/D时钟频率(1)。

对于一个60 Hz共模信号产生一个LLSB误差(5 mV),转换器在250 kHz下运行,它的峰值必须是663V,这将超过允许的,因为它超过了最大模拟输入限制。

由于模拟输入的采样特性,在实际转换期间,电流的短尖峰进入“+”输入并退出“-”输入。当内部比较器在时钟周期结束时被触发时,这些电流迅速衰减,不会引起误差。输入端的旁路电容器将平均这些电流,并使有效直流电流流过模拟信号源的输出电阻。如果电源电阻大于1 kΩ,则不应使用旁路电容器。

这种源电阻限制对于输入多路复用器的直流泄漏电流也很重要。最坏情况下,超过温度±1μA的泄漏电流将在1kΩ源电阻的情况下产生1mV输入误差。如果需要高阻抗信号源,运放RC有源低通滤波器可以提供阻抗缓冲和噪声滤波。

可选调整

零误差

A/D的零点不需要调整。如果最小模拟输入电压值VIN(MIN)未接地,则可以进行零偏移。通过在该车辆识别号(最?。┲荡ζ萌魏纬盗臼侗鸷牛ǜ杭┦淙?,转换器可以输出该最小输入电压的0000 0000数字代码。这利用了A/D的差模操作。

A/D转换器的零误差与传递函数的第一个提升管的位置有关,可以通过将车辆识别号(-)输入接地并对车辆识别号(VIN)输入施加小幅度正电压来测量。零误差是仅使输出数字代码从0000转换到0000 0001所需的实际直流输入电压与理想的1/2 LSB值(对于VREF=5.000 VDC,1/2 LSB=9.8 mV)之间的差值。

满标度

满标度调整可以通过施加差分输入电压(从所需模拟满标度电压范围降低1.5 LSB),然后调整从1111110到1111111的数字输出代码的VREF输入(或ADC0832的VCC)的大小来进行。

任意模拟输入电压范围的调整

如果A/D的模拟零电压从地面移开(例如,为了适应不接地的模拟输入信号),则应首先正确调整新的零参考。在选定的“+”输入端施加等于该所需零参考电压加上1/2 LSB(其中,使用1 LSB=模拟量距/256计算所需模拟量距的LSB)的一个VIN(+)电压,然后应调整相应“-”输入端的零参考电压,以获得00HEX到01HEX的代码转换。

应[在施加适当的车辆识别号(-)电压]的情况下,对车辆识别号(-)输入施加一个电压,该电压由以下给出:

其中:VMAX=模拟输入范围的高端;VMIN=模拟范围的低端(偏移零点)。(均为地面参考。)

然后调整VREF(或VCC)电压,以提供从FEHEX到FFHEX的代码更改。这就完成了调整过程。

电源

ADC0838-N和ADC0834-N的一个独特特点是包含一个齐纳二极管,该齐纳二极管从V+端子连接到接地,也通过硅二极管连接到VCC端子(这是实际的转换器电源),如图24所示。

该齐纳管用作并联电压调节器,以消除对任何额外调节部件的需要。如果转换器要远离系统电源,这是最理想的。图25和图27说明了当可以提供外部晶体管时,这种板载齐纳的两个有用应用。

V+和VCC之间互连二极管的重要用途如图26和图28所示。这里,这个二极管被用作整流器,以允许从时钟中导出转换器的VCC电源。A/D的低电流要求和使用的相对较高的时钟频率(通常在10k–400kHz范围内)允许使用所示的小值滤波电容器,以将VCC线路上的纹波保持在远低于1/4 LSB的范围内。并联齐纳调节器也可用于此模式。这就要求时钟电压的摆动超过VZ。需要一个齐纳的电流限制,或者内置在时钟发生器中,或者可以使用一个从CLK引脚到V+引脚的电阻。

(1)、内部齐纳二极管(6.3至8.5V)从V+接地,VCC接地。V+下的齐纳管可以作为并联调节器工作,并通过传统二极管连接到VCC。由于齐纳电压等于A/D的击穿电压,二极管确保VCC在设备从V+供电时低于击穿电压。因此,即使VCC处的合成电压可能超过6.5V的规定绝对最大值,也能确保V+操作的功能性。建议使用电阻器将最大电流限制为V+。(参见功能描述中的图24)

应用:





技术文章分类
相关技术文章