十位数字温度传感器AD7416Word格式.docx
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说明
1
SDA
数字I/O。
双向数据串行总线.
2
SCL
数字输入.串行总线时钟。
3
OTI
逻辑输出。
当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时，温度过热指示器（OTI）置位。
信号在连续读操作结束时重置。
漏极开路输出.
4
GND
跟踪—保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地.
5
A2
数字输入。
串行总线地址的最高可编程位。
6
A1
数字输入.串行总线地址的中间可编程位.
7
A0
串行总线地址的最低可编程位。
8
VDD
正向供电电压,2.7V～5。
5V。
图2AD7417管脚结构图
表2AD7417管脚功能说明
1,16
NC
无连接。
数字I/O,双向数据串行总线.
数字输入,串行总线时钟。
逻辑输出,当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时，温度过热指示器（OTI）置位.信号在连续读操作结束时重置。
漏极开路输出。
REFIN
参考输入,连接外部2。
5V参考电压。
若使用片上参考,该引脚应该接地;
如果连接了外部参考，应关闭内部参考。
跟踪—保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地。
7～10
AIN1到AIN4
模拟输入通道。
AD7417有四个模拟输入通道，且是单端输入。
输入电压在0V到VREF之间。
11
数字输入.串行总线地址的最高可编程位.
12
数字输入.串行总线地址的中间可编程位。
13
串行总线地址的最低可编程位.
14
正向供电电压,2。
7V～5。
15
逻辑输入信号，转换开始信号。
信号的上升沿触发器件上电,所需时间为4μs。
图3AD7418管脚结构图
表3AD7418管脚功能说明
数字I/O.双向数据串连行总线。
逻辑输出，当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时,温度过热指示器（OTI）置位。
漏极开路输出.
跟踪保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地。
AIN
模拟输入通道.单端输入，输入电压在0V到VREF之间。
参考输入，连接外部2.5V参考电压。
若使用片上参考,该引脚应该接地；
如果连接了外部参考,应关闭内部参考。
正向供电电压，2。
7V~5.5V。
逻辑输入信号,转换开始信号。
信号的上升沿触发器件上电,所需时间为4μs.
2.工作原理
AD7416/AD7417/AD7418功能模块图分别如图4、图5、图6所示。
图4AD7416功能模块图
图5AD7417功能模块图
图6AD7418功能模块图
2。
1ADC转换
通过给
输入一个脉冲信号来触发AD7417/AD7418转换.转换时钟是内部产生的不需要外部时钟，除非从串口读数据或写数据到串口.片上跟踪-保持部分在
信号的下降沿由跟踪模式转变为保持模式.在自动转换模式下当AD7416/AD7417/AD7418进行读写操作时开始转换.在这种情况下，内部时钟振荡器在读或写操作结束时置位。
读写操作完成并开始转换后，从跟踪模式到保持模式的转变需要3μs.15μs或30μs后得到转换结果，这要看选择的是模拟输入通道还是温度传感器。
AD7417/AD7418跟踪—保持的获得时间是400ns。
选择片上的0通道进行温度测量和转换。
完全转换需要30μs。
所有未用的模拟输入端应该接地使功耗达到最低。
2.2温度测量
AD7416/AD7417/AD7418温度测量方法是在不同的电流下测量当前VBE的变化.如图7所示。
ΔVBE=KT/ln（N）
式中，K是波尔兹曼常数，q是电子电荷（1.6×
10－19库仑）,T是绝对温度，N是电流比。
图7温度测量电路
图中，为测量ΔVBE，操作电流在I和N×
I之间转换。
所得波形通过一个稳定的斩波放大器得到与ΔVBE成比例的直流电压。
该电压通过ADC后以温度的形式输出。
ADC的精度是0.25℃，理论上能测量的温度跨度为255℃,能保证的测量范围是-40℃～+125℃。
转换结果作为16位数存到温度值寄存器中。
温度转换公式用温度值寄存器的高10位来表示：
1.正温度=ADC编码/4
2.负温度=（ADC编码*-512）/4
＊MSB从ADC编码中删除.
2.3内部寄存器
AD7417/AD7418有7个内部寄存器，如图8所示。
包括6个数据寄存器和1个地址指针寄存器。
AD7416有5个内部寄存器（缺少ADC和一个结构寄存器）。
3.1地址指针寄存器
地址指针寄存器是8位的,存贮数据寄存器的地址。
每个连续写操作的第一个字节是数据寄存器的地址，存贮在地址指针寄存器中。
该寄存器的最后三位进行数据寄存器的选择。
如表4所示。
表5为寄存器地址.
表4地址指针寄存器
P7*
P6＊
P5*
P4*
P3*
P2
P1
P0
寄存器选择
＊P3到P7必须置零.
表5寄存器地址
寄存器
温度值（只读）
结构寄存器（读/写）
THYST（读/写）
TOTI
ADC（AD7417/AD7418）
结构寄存器2（AD7417/AD7418）
图8AD7417/AD7418内部寄存器结构图
2.3.2温度值寄存器（地址00h）
温度值寄存器是16位只读寄存器，前10位存贮从ADC中读取的温度。
第5位到第1位不用.如表6所示.
表6温度值寄存器
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
MSB
B8
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
温度数据形式如表7所示。
ADC理论范围从-128℃到+127℃，但是实际上,温度测量范围受器件的操作温度限制。
表7温度数据形式
温度
数字输出
—128℃
1000000000
—125℃
1000001100
-100℃
1001110000
-75℃
1011010100
-50℃
1100111000
-25℃
1110011100
—0.25℃
1111111111
0℃
0000000000
+0.25℃
0000000001
+10℃
0000101000
+25℃
0001100100
+50℃
0011001000
+75℃
0100101100
+100℃
0110010000
+125℃
0111110100
+127℃
0111111100
2.3。
3结构寄存器（地址01h）
结构寄存器是8位，读/写寄存器用于设置AD7418/AD7417/AD7418的操作模式.D7到D5位控制通道选择，如表8所示。
对AD7416来说，这些位应该全设为0。
D4和D3用来设置出错队列的长度。
D2设置OTI输出，D1选择比较器或操作中断模式，D0=1选择停止模式（默认值D0=0）.
表8结构寄存器
D5
D4
D3
D2
D1
D0
通道选择
出错队列
OTI极性
比较/中断
停止
AD7416只有一个温度通道，AD7417有4个模拟输入通道和一个温度通道，AD7418有一个温度通道和一个模拟输入通道。
他们的温度通道都是CH0.AD7418的模拟输入通道是CH4.表9是通道选择列表，表10是出错队列设置。
表9通道选择
温度传感器
AIN1（AD7417）
AIN2（AD7417）
AIN3（AD7417）
AIN4（AD7417和AD7418）
表10出错队列设置
出错数
1（上电默认）
3。
4THYST设定值寄存器（地址02h）
THYST设定值寄存器是16位，读/写寄存器高9位存储THYST的设定值,相当于温度值寄存器的高9位，位6到位0位无用。
3.5TOTI设定值寄存器（地址03h）
TOTI设定值寄存器是16位的，读/写寄存器的高9位存储TOTI的设定值，相当于温度值寄存器高9位，位6到位0无用。
设定值寄存器如表11所示。
表11设定值寄存器
LSB
2.3.6ADC值寄存器（地址04h）
ADC值寄存器是16位只读寄存器，高10位存储ADC二进制值。
位5到位0无用.表12是ADC值寄存器的高10位,包括ADC转换请求。
表12ADC值寄存器
ADC转换功能：
LSB整数（如1LSB、2LSB等）时进行编码转换。
1LSB=VREF/1024。
AD7417和AD7418的理论转换特性见图9。
图9AD7417和AD7418的理论转换特性
7结构寄存器2（地址05h）
AD7417和AD7418的第二个结构寄存器包含CONVST。
它是8位的寄存器，D5到D0为零,D7决定AD7417/AD7418是否处于默认模式下（D7=0），每355μs转换一次，或者在
管脚模式下（D7=1）进行转换。
位6包含测试位1。
当该位是0时,激活I2C滤波器（默认）,是1则不激活.
表10结构寄存器2
转换模式
Test1
4串行总线地址
AD7416/AD7417/AD7418有7位串口地址，AD7416高4位设为1001,AD7417设为0101，低3位可以通过把A2和A0连接到VDD或GND来设置。
通过设置不同的地址，最多可将8个AD7417/AD7418连接到一条总线上，地址的选择要避免和总线上其他的器件的地址发生冲突。
AD7418的地址高4位设置为0101，低3位全设置为0.
应用
1风扇控制
图10所示是简单的风扇控制器,当温度超过80℃时开启风扇，当温度低于75℃时关闭风扇.AD7416可以单独使用，如果需要触发不同温度也可以和串行总线接口一起使用。
如果AD7416和总线接口一起使用，OTI高电平有效，Q1和R1忽略,OTI直接连接到带有上拉电阻R2的Q2门。
图10AD7416作为风扇控制器使用
2自动调温器
图11是AD7416作为自动调温器使用时的电路图。
当温度降到THYST以下时，加热器启动；
当温度升到TOTI以上时，加热器停止工作。
OTI输出低电平有效。
图11自动调温电路图
3.3多路复用系统AD7418
使用者可以对AD7416的串行总线的低三位进行设置,允许从1001000到1001111的8个不同的地址。
图12所示是连接到串行总线上的8个AD7416系统，他们的OTI输出wire-andedtogether形成一条公共的中断线。
这种结构使得每一个器件都得读到以确定发生了哪一个中断,如果每个器件只需要一个中断，OTI输出可分别连接到I/O片上。
图12多个AD7416连接到一条串行总线上
4。
小结
本文主要介绍了AD7416/AD7417/AD7418的特点及工作原理,它们可广泛应用于工业过程控制、自动调温、风扇控制和多路复用系统中.
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