ADC中文资料.pdf

ADC中文资料.pdf

《ADC中文资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ADC中文资料.pdf（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

典型的集成典型的集成ADC芯片芯片为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片。

仅美国AD公司的ADC产品就有几十个系列、近百种型号之多。

从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。

从功能上讲，有的不仅具有A/D转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。

尽管ADC芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：

模拟信号输入端（单极性或双极性）；数字量输出端（并行或串行）；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。

除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。

选用ADC芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。

（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。

有可控三态输出的ADC芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD选通三态门，将转换结果送上总线。

没有可控三态输出（包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况）的ADC芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过I/O接口与MPU交换信息。

（2）启动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。

对脉冲启动转换的ADC芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。

一般能和MPU配套使用的芯片，MPU的I/O写脉冲都能满足ADC芯片对启动脉冲的要求。

对电平启动转换的ADC芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。

为此，必须用D触发器或可编程并行I/O接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。

具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的ADC芯片都不少，在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。

下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。

1.ADC0808/0809ADC0808和ADC0809除精度略有差别外（前者精度为8位、后者精度为7位），其余各方面完全相同。

它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。

利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。

1）主要技术指标和特性

（1）分辨率：

8位。

（2）总的不可调误差：

ADC0808为21LSB,ADC0809为1LSB。

（3）转换时间：

取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128s。

（4）单一电源：

+5V。

（5）模拟输入电压范围：

单极性05V；双极性5V,10V（需外加一定电路）。

（6）具有可控三态输出缓存器。

（7）启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。

（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。

2）内部结构和外部引脚ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20所示。

内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下：

PDFpdfFactory图11.19ADC0808/0809内部结构框图

（1）IN0IN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。

（2）D7D0A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。

8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。

（3）ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。

地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。

（4）VR（+）、VR（-）正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。

在单极性输入时，VR（+）=5V，VR（-）=0V；双极性输入时，VR（+）、VR（-）分别接正、负极性的参考电压。

图11.20ADC0808/0809外部引脚图表表11.3地址信号与选中通道的关系地址信号与选中通道的关系地址ADDCADDBADDA选中通道PDFpdfFactory000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7（5）ALE地址锁存允许信号，高电平有效。

当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。

在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。

（6）STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。

加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。

如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。

（7）EOC转换结束信号，高电平有效。

该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。

该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。

在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。

（8）OE输出允许信号，高电平有效。

当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。

在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。

3）工作时序与使用说明ADC0808/0809的工作时序如图11.21所示。

当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后（或与ALE同时）出现。

START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2s加8个时钟周期内（不定），EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。

微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。

图11.21ADC0808/0809工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行（当然，不能在转换过程中进PDFpdfFactory行），然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成（因为ADC0808/0809的时间特性允许这样做）。

这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。

在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。

如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2s+8个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。

为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。

2.AD574AAD574A是美国AD公司的产品，是目前国际市场上较先进的、价格低廉、应用较广的混合集成12位逐次逼近式ADC芯片。

它分6个等级，即AD574AJ、AK、AL、AS、AT、AU，前三种使用温度范围为0+70，后三种为-55+125。

它们除线性度及其他某些特性因等级不同而异外，主要性能指标和工作特点是相同的。

1）主要技术指标和特性

（1）非线性误差：

1LSB或21LSB（因等级不同而异）。

（2）电压输入范围：

单极性0+10V，0+20V，双极性5V,10V。

（3）转换时间：

35s。

（4）供电电源：

+5V，15V。

（5）启动转换方式：

由多个信号联合控制，属脉冲式。

（6）输出方式：

具有多路方式的可控三态输出缓存器。

（7）无需外加时钟。

（8）片内有基准电压源。

可外加VR，也可通过将VO（R）与Vi（R）相连而自己提供VR。

内部提供的VR为（10.000.1）V（max），可供外部使用，其最大输出电流为1.5mA；（9）可进行12位或8位转换。

12位输出可一次完成，也可两次完成（先高8位，后低4位）。

2）内部结构与引脚功能AD574A的内部结构与外部引脚如图11.22所示。

从图可见，它由两片大规模集成电路混合而成：

一片为以D/A转换器AD565和10V基准源为主的模拟片，一片为集成了逐次逼近寄存器SAR和转换控制电路、时钟电路、三态输出缓冲器电路和高分辨率比较器的数字片，其中12位三态输出缓冲器分成独立的A、B、C三段，每段4位，目的是便于与各种字长微处理器的数据总线直接相连。

AD574A为28引脚双列直插式封装，各引脚信号的功能定义分述如下：

PDFpdfFactory图11.22AD574A的结构框图与引脚

（1）12/8输出数据方式选择。

当接高电平时，输出数据是12位字长；当接低电平时，是将转换输出的数变成两个8位字输出。

（2）A0转换数据长度选择。

当A0为低电平时，进行12位转换；A0为高电平时，则为8位长度的转换。

（3）CS片选信号。

（4）R/C读或转换选择。

当为高电平时，可将转换后数据读出；当为低电平时，启动转换。

（5）CE芯片允许信号，用来控制转换与读操作。

只有当它为高电平时，并且CS=0时，R/信号的控制才起作用。

CE和CS、R/C、12/8、A0信号配合进行转换和读操作的控制真值表如表11.4所示。

（6）VCC正电源，电压范围为0+16.5V。

（7）Vo（R）+10V参考电压输出端，具有1.5mA的带负载能力。

表表11.4AD574A的转换和读操作控制真值表的转换和读操作控制真值表CECSCR/12/8A0操作内容01111110000000111+5VDGNDDGND0101无操作无操作启动一次12位转换启动一次8位转换并行读出12位读出高8位（A段和B段）读出C段低4位，并自动后跟4个0（8）AGND模拟地。

（9）GND数字地。

（10）Vi（R）参考电压输入端。

（11）VEE负电源，可选加-11.4V-16.5V之间的电压。

（12）BIPOFF双极性偏移端，用于极性控制。

单极性输入时接模拟地（AGND），双极性输入时接Vo（R）端。

（13）Vi（10）单极性010V范围输入端，双极性5V范围输入端。

（14）Vi（20）单极性020V范围输入端，双极性10V范围输入端。

（15）STS转换状态输出端，只在转换进行过程中呈现高电平，转换一结束立即返回到低电平。

可用查询方式检测此端电平变化，来判断转换是否结束，也可利用它的负跳变沿来触发一个触发器产生IRQ信号，在中断服务程序中读取转换后的有效数据。

从转换被启动并使STS变高电平一直到转换周期完成这一段时间内，AD574A对再来的启动信号不予理睬，转换进行期间也不能从输出数据缓冲器读取数据。

3）工作时序AD574A的工作时序如图11.23所示。

对其启动转换和转换结束后读数据两个过程分别说明如下：

PDFpdfFactory图11.23AD574A的工作时序

（1）启动转换在CS=0和CE=1时，才能启动转换。

由于是CS=0和CE=1相与后，才能启动A/D转换，因此实际上这两者中哪一个信号后出现，就认为是该信号启动了转换。

无论用哪一个启动转换，都应使R/C信号超前其200ns时间变低电平。

从图11.23可看出，是由CE启动转换的，当R/为低电平时，启动后才是转换，否则将成为读数据操作。

在转换期间STS为高电平，转换完成时变低电平。

（2