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16位Σ-ΔA/D转换器AD7705与微控制器的接口设计          16位Σ-ΔA/D转换器AD7705与微控制器的接口设计作者:佚名文章来源:不详点击数:更新时间:2007-3-1713:00:03 摘要:介绍了16位Σ-ΔA/D转换器AD7705的特点、结构和应用,并举例说明这种串行输入/输出的A/D转换器与微控制器的一般接口方式,指出了微控制器对AD7705片内寄存器编程的关键,并且给出了数据手册中没有的C51接口读写程序。   关键词:Σ-Δ A/D转换器数字滤波器增益可编程放大器 AD7705是AD公司新推出的16位Σ-ΔA/D转换器。器件包括由缓冲器和增益可编程放大器(PGA)组成的前端模拟调节电路,Σ-Δ调制器,可编程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的多路微小信号进行A/D转换。这种器件还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用。它采用三线串行接口,有两个全差分输入通道,%非线性的16位无误码数据输出,其增益和数据输出更新率均可编程设定,还可选择输入模拟缓冲器,以及自校准和系统校准方式。工作电压3V或5V。3V电压时,最大功耗为1mW,等待模式下电源电流仅为8μA。 1内部结构 AD7705是完整的16位A/D转换器。内部结构如图1。若外接晶体振荡器、精密基准源和少量去耦电容,即可连续进行A/D转换。它采用了成本较低但能获得极高分辨率的Σ-Δ转换技术,可以获得16位无误码数据输出。这一点非常符合对分辨率要求较高但对转换数字要求不高的应用,例如数字音频产品和智能仪器仪表产品等。下面对该器件几个重要部分和特性作简要说明。   增益可编程放大器AD7705包括两个全差分模拟输入通道。片内的增益可编程放大器PGA可选择1、2、4、8、16、32、64、128八种增益之一,能将不同摆幅范围的各类输入信号放大到接近A/D转换器的满标度电压再进行A/D转换,这样有利于提高转换质量。当电源电压为5V,,器件可直接接受从0~20mV至0~~±20mV至0~±。必须指出:这里的负极性电压是相对AIN(-)引脚而言的,这两个引脚应偏置到恰当的正电位上。在器件的任何引脚施加相对于GND为负电压的信号是不允许的。输入的模拟信号被A/D转换器连续采样,采样频率fS由主时钟频率fCLK和选定的增益决定。增益(16~128)是通过多重采样并利用基准电容与输入电容的比值共同得到的。数字滤波和输出更新速率模拟信号由Σ-Δ调制器变换为占空比被模拟电压调制(调宽)的数字脉冲串,然后在片内使用低通数字滤波器将其解释成16位二进制数码并滤去噪声,以完成A/D转换。AD7705采用一个(sinNx/sinx)3函数低通数字滤波器,其振幅频率特性如下: 式中:N为调制速率与输出更新速率之比。   需要指出器件产生的噪声源主要来自半导体噪声和量化噪声,PGA放大量和滤波器第一凹口频率越低,则输出的半导体噪声和量化噪声越小,A/D转换器的实际分辨率越高。 校准和自校准为提高A/D转换质量,AD7705提供自校准和系统校准两种功能选择。每当环境温度和工作电压发生变化,或者器件的工作状态改变如输入通道