高速12位模数转换器及其在图像采集中的应用

2009-09-21 15:06:58来源: 国外电子元器件

  1 AD7892的特点及功能

  AD7892是美国ANALOG DEVICE公司生产的具有采样保持功能的逐次逼近式12位高速ADC,根据输入模拟信号范围的不同可分为AD7892-1,AD7892-2, AD7892-3三种类型。其中,AD7892-1输入信号范围为±10V或者±5V(可设置),AD7892-2输入信号范围为0~+2.5V,这两种的采样转换速率均为500kSPS,AD7892-3的输入信号范围为±2.5V,采样转换速率为600kSPS,AD7892-1和AD7892-3的输入信号过压保护电压分别为±17V和±7V。

  AD7892模数转换器具有如下特点:

  ●单电源工作(+5V);

  ●内含采样保持放大器;

  ●具有高速串、并行接口

  AD7892的内部框图如图1所示,它内含模拟信号换算电路、采样保持电路、A/D转换的基准电源(+2.5V)、时钟电路、12位逐次逼近式ADC 电路和控制电路,转换的结果可以并行输出,也可以串行输出,非常容易和微处理器或DSP(数字信号处理器)接口。AD7892共有两种封装,一种是24脚双列直插式DIP封装,另一种为贴面式SOIC封装,AD7892的引脚排列如图2所示。各引脚的功能说明如表1所列。

AD7892的内部框图

AD7892的引脚排列

引脚的功能说明

  2 工作时序和转换后的二进制代码

  下面以-40℃~+85℃的工业品(即A、B类)为例进行介绍,-55℃~+125℃(即C类)的某些参数略有区别。

  2.1 并行输出时序

  当MODE脚接高电平时,AD7892为并行输出方式,其时序如图3所示。CONVST信号t1应大于35ns,在上升沿,采样保持器进入保持状态,并开始A/D转换,转换时间tCONV为1.47μs(AD7892-3)或1.6μs(AD7892-1,AD7892-2),转换结束后EOC脚输出t2≥60ns的负脉冲以进行中断或数据锁存,并在EOC下降沿开始下次采样,也是转换一结束就开始下次采样,采样时间tACQ要大于等于200ns(AD7892-3)或400ns(AD7892-1,AD7892-2),当转换结束后(EOC的下降沿),只要CS和RD有效,经过t6=40ns的时间,即可在DB0~DB11上获得转换后的12位数据,CS和一般片选相同,可一直有效,外加RD的时间t5亦应大于35ns。下次采样和本次的输出可同时进行,所以最小的一次采样转换输出时间对于AD7892-3 来说为1.47+0.2=1.67μs(600kSPS),而对于AD7892-1和AD7892-2来说为1.6+0.4=2μs(即 500kSPS),图3中t9≥200ns,t7≈5ns,t3、t4、t8可为零(此时t9=tACQ)。

时序图

  2.2 串行输出时序

  当MODE脚为低时,为串行方式,时序如图4所示。采用这种方式可和工业标准的微处理器、控制器和DSP等相连。其转换启动信号CONVST、结束信号EOC、片选CS和图3相同,数据的读出应在EOC的下降沿到下次采样前,即CONVST上升前的200ns(AD7892-3)或400ns(AD7892-1,-2)之间进行。EOC的下降沿可产生中断或产生RFS信号,在读出期间RFS应保持低电平,否则数据线为三态,SCLK一般由接收数据者提供,进行同步输出输入的最高频率是20MHz(高、低电平最小时间为25ns),每一个 SCLK的上升沿延时一段时间后(最小5ns,最大25ns),在数据线上输出一位,共输出16位数据,前四位是0,后12位是转换后的有效数据,高位在前,DB0是最后一位,16位数据输出后由RFS或第17个SCLK的上升沿(哪个在前,哪个起作用)使输出变为高阻态,读出数据最少需要16个脉冲,假设SCLK的最高频率为20MHz,则读出时间最少要800ns,在加上采样和转换时间,对于AD7892-3来说最高速度为400kSPS,对于 AD7892-1和-2来说最高速度为357kSPS。

时序图

  2.3 转换后的二进制代码

  由于三种类型的模拟输入范围不同,因而其转换输出的二进制代码也不同,表2所列为AD7892-1和AD7892-3的输入输出代码、表3所列为AD7892-2的代码。

AD7892

AD7892

  对于AD7892-1和AD7892-3,FSR为满度范围,如输入为±10V,则FSR=20V,输入为±5V,FSR=10V,输入为±2.5V, FSR="5V"。模拟信号从-FSR/2→GND→+FSR/2变化,输出则从100…000→111…111→000…000→011…111变化。而对于AD7892-2,在输入从0→+2.5V变化时,输出则从全0→全1。

  3 AD7892在CCD图像采集中的应用

  图5所示为AD7892用于CCD图像采集系统的电路图。目的是把CCD读出的模拟信号(单极性)转换为12位数字信号,以便微机能够进行处理,该电路采用的是AD7892AN-1的并行输出模式,其速度设计为400kSPS。

AD7892用于CCD图像采集系统的电路图

  在此应用中,将IN2接到IN1,其输入范围为±5V,CCD产生的输出信号经调理电路进行处理后其输出电压范围为-5V~0V,故输出D11~D0为100…000~111…111,即从2048→4095,在D11反相后,锁存器锁存的数据为000…000→011…111,即从0→2047。在微机发出CONVST信号启动转换的同时,把上次转换的结果的低八位取走,然后取走高四位。

关键字:高速ADC  并行  串行  时序  图像采集  AD7892

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2009/0921/article_1755.html
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