具有125kSPS采样率的2通道微功耗12位ADC

2006-05-07 15:49:30来源: 国外电子元器件

AD7887是一种可工作在2.7V~5.25V电源下的12位ADC,它具有125kSPS的吞吐率。其特点是高速、低功率,并具有多种工作模式供选择,可灵活选择电源管理模式,是目前体积最小的12位ADC。文中介绍了AD7887的功能、原理及应用电路。

1 概述

AD7887是一种可工作在2.7~5.25V单一电源下的高速、低功率12位ADC,具有125kSPS的吞吐率。其输入端相当于一个采样周期为500ns的单端采样器,任何信号经转换后可以二进制编码形式由输出端输出。AD7887具有单/双通道两种工作模式和灵活的电源管理模式,并可通过芯片上的控制寄存器进行转换。在缺省的单通道模式中,AD7887还可作只读ADC。芯片采用8引线SOIC的μSOIC的封装

AD7887的主要特点如下:

●是目前体积最小的12位单/双通道ADC;

●采用CMOS结构以确保低功耗

●具有电源自动关闭形式;

●在缺省模式下可用作只读ADC;

●具有通用串行I/O端口。

AD7887的应用十分广泛,可广泛应用于个人数字助理、医疗仪器、移动会议等电池供电系统,还可用于仪器检测和控制系统以及高速调制解调器中。

2 引脚功能

图1为AD7887的引脚排列,各引脚的功能说明如下:

1脚(CS):片选引脚,低电平有效。该脚提供2个功能,一个是使AD7887开始工作;另一个是激励串行数据的传输。当AD7887工作在缺省值模式下时,CS管脚也可作为关闭管脚,即当CS接高电平时,AD7887处于关闭模式。

2脚(VDD):电源输入脚。VDD的范围为2.7~5.25V,当AD7887用于双通道工作模式时,该管脚用来提供参考电压。

3脚(GND):接地脚。

4脚(AIN1/VREF):模拟输入/参考电压输入端。在单通道模式下,该脚用作参考电压输入,此时该脚与内部参考电压(+2.5V)相连或由外部参考电压驱动,其外部参考电压范围为1.2V~VDD;在双通道模式下,该管脚用作第二个模拟输入端AIN1,此时的电压范围为0~VDD。

5脚(AIN0):模拟输入端。在单通道模式下,该脚的模拟输入电压范围为0~VREF;在双通道模式下,其模拟输入电压范围为0~VDD。

6脚(DIN):数据输入。在SCLK的每个上升沿,数据由该管脚送入AD7887的控制寄存器。若把DIN和GND连接起来,那么,AD7887将将为缺省的单通道只读ADC。

7脚(DOUT):数据输出端。AD7887的转换结构以串行数据流的形式从该脚输出,其数据流中包括4个前导0以及其后的12位转换数据。

8脚(SCLK):串行时钟输入端。用于为数据的存取、写控制寄存器以及A/D转换提供时钟脉冲。

3 工作原理

3.1 控制寄存器

AD7887的控制寄存器是一个8位只写寄存器。在SCLK的每个上升沿数据由DIN脚送入AD7887并同时送至控制寄存器。该数据的传输共需16个连续的时钟脉冲,而有效信息只在前8个上升沿被送入控制寄存器。MSB为数据流的第一位。

具体的控制寄存器格式如下:

DONTC ZERO REF SIN/DUAL CH ZERO PM1 PM0
7 6 5 4 3 2 1 0

AD7887控制寄存器中的位功能如表1所列,表中的PM1和PM0的选择方式如表2所列。

表1 控制寄存器的位功能

代   码 说            明
7 DOUTC 无关项
6,2 ZERO 该位必须为0以保证AD7887正常工作
5 REF 参考位。该位为0时,芯片上的参考电压有效,1时无效
4 SIN/DUAL 单/双通道选择。该位为0时,荼在单通道模式,AIN1/VREF管脚用作VREF功能;该位为1时,工作在双通道模式,此时VDD为参考电压,AIN1/VREF管脚用作AIN1功能以作为第二个模拟输入通道。为使AD7887获得最好的效率,在双通道模式中,应使内部参考电压无效,即REF=1
3 CH 通道位。当芯片工作在双通道模式时,该位决定下一步转换哪个通道。在单通道模式中,该位始终为0
1,0 PM1,PM0 电源管理模式选择。用来决定AD7887的4种工作模式(具体见表2)

表2 电源管理模式选择

PM1 PM0 工    作    模    式
0 0 模式1.在这种模式下,当CS=1,AD7887不工作;CS=0时,AD7887正常工作。即AD7887在CS的下降沿开启电源,在CS的上升沿关闭电源
0 1 模式2。在这种模式下,无论管脚的状态如何,AD7887的电源始终开启
1 0 模式3。在这种模式下,无论管脚的状态如何,AD7887自动在每次转换结束关闭电源
1 0 模式4。在这种备用模式下,AD7887的部分电源关闭,而芯片上的参考电压仍然开启。该模式与模式3有些相似,但电源开启较快。且REF应该为0,这样才能确保芯片上的参考电压有效

3.2 转换过程

AD7887是一个基于电荷重分配的模数转换器。图3为ADC的简化结构。当SW2闭合,SW1连到A点时,比较器处于平衡状态,采样电容器从AIN获得信号,对实现ADC和正常采样。

    当ADC开始转换时,SW2断开,SW1连到B点,比较器的平衡被打破,控制逻辑和电荷重分配,DAC被用来将适量的采样电容器中的电荷相加或相减,以使比较器再次恢复平衡状态。当比较器再次平衡时,转换完成,控制逻辑产生ADC输出码。

3.3 串行接口

AD7887由连续时钟提供转换脉冲,同时控制芯片中的信息传输。图4为AD7887的串行接口时序图。CS是芯片使能端,在CS的下降沿启动该芯片,并从CS下降沿之后的SCLK的第二个上升沿开始采样输入信号,从CS的下降沿到输入信号被采样这段时间被记为采样时间(tACQ),该段时间还包括5μs的芯片启动时间。在SCLK的第二个上升沿,芯片由采样状态转为保持状态,转换过程开始,完成整个转换过程需要约14个半SCLK周期。转换完成后,CS的上升沿将把总线重新置为三态并使芯片停止工作,如果此时仍保持低电平,则继续新的转换。在数据传输过程中,写控制寄存器发生在SCLK的前8个上升沿,当AD7887用作只读模式时,控制寄存器中的每一位均被写入0。

4 应用电路

AD7887可以通过其串行接口与很多不同类型的微处理器直接相连。下面给出AD7887与普通微控制器数字信号处理器DSP)的串行接口连接电路。

4.1 AD7887与TMS320C5x连接电路

可以使用TMS320C5x上的串行接口跨通过阵续的时钟脉冲和同步激励信号来获得与AD7887同步的数据转换。TMS320C5x的串行端口在其内部CLKK(TX连续时钟)和FSX(TX同步激励)的作用下可工作于脉冲模式,此时其控制寄存器(SPC)应设置为:FO=0,FSM=1,MCM=1,TXM=1。其连接电路如图5所示。

4.2 AD7887与DSP56xxx连接电路

图6给出了AD7887与Motorola公司出品的DSP56xxx的同步串行接口SSI(Synchronous Serial Interface)连接电路。该电路的SSI工作于同步模式(SYN=1,FSL1=1,FSL0=0)。通过设置CRA中的WL1=1和WL0=0可以将字的长度定为16位。DSP56xxx的SCLK管脚和AD7887的SCLK管脚之间应设置一个反向器。

5 结束语

本文介绍的AD7887是目前体积最小的12位单/双通道ADC,可工作在2.7~5.25V的单一电源下,并具有高速、低功耗的特点,同时具有灵活的电源管理模式,而且这些模式可以通过芯片上的控制寄存器进行转换。在缺省的单通道模式中,AD7887还可用作只读ADC。AD7887可广泛应用于采样电池供电的PDA个人数字助理、医疗仪器、移动通讯、仪器检测和控制以及高速调制解调器中。

关键字:ADC    双通道  吞吐率  AD7887

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/sjzh/200605/4745.html
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