16位A/D转换器MAX1166的原理及应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位低功耗模数转换器,该转换器内带4.096V精密参考源,同时具有并行数据输出接口。文章介绍了该模数转换器的特性、功能及实际应用电路。 关键词:A/D转换 单片机 接口 MAX1166 1 概述 MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位模数转换器,该芯片片内除集成了逐次逼近型ADC所必须的逐次逼近寄存器SAR、高精度比较器和控制逻辑外,还集成了时钟、4.096V精密参考源和接口电路,其内部结构框图如图1所示。MAX1166的数据总线为8位,因此与目前广泛使用的8位微处理器连接非常方便。 MAX1166的典型参数如下: ●并行数据输出接口:8位 ●采样频率:165ksps ●精度:最大线性误差%26;#177;2LSB,16位无误码 ●内部参考源电压:4.096V ●外部参考源电压输入范围:+3.8~5.25V ●模拟电压输入范围:+4.75~+5.25V ●数字电压输入范围:+2.7~+5.25V ●小电流外部参考电源流为1.8mA内部参考电源流为2.7mA采样率在10ksps时的外部参考电源电流为0.1μA; ●采用20管脚TSSOP封装。 MAX1166共有20个引脚,图2为其引脚排列图,这些引脚大体可分为三类。 第一类是电源类其中,模拟电源AVDD和数字电源DVDD应分别通过0.1μF的钽电容与模拟地和数字地相连接。而数字地DGND和模拟地AGND1、AGND2通常共地。 第二类为模数信号类其中,AIN为模拟信号输入端;D0/D8~D7/D15为数字量并行输出口。 第三类是控制信号类其中CS 输入为转换启动端;R/ C(输入)为读取结果/模数转换控制端;EOC(输出)用于指示转换结束;HBEN输入用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节;REFADJ为参考电源选择端,该端通过0.1μF钽电容与模拟地相接时选择内部参考电源模式而当其直接与模拟电源相接时选择外部参考电源模式;REF为参考电源输入/输出端,选择内部参考电源时该脚应通过4.7μF钽电容接模拟地而选择外部参考电源时该脚为外部参考电源输入端。 2 MAX1166的转换控制时序 MAX1166的一次转换过程可分为三个阶段,即转换准备阶段、模数转换阶段和转换结果输出阶段。图3为其转换时序图。具体工作过程如下: 首先将R/ C管脚置低电平,然后在CS脚输入脉冲信号,MAX1166会在CS的第一个脉冲信号的下降沿进入工作状态;并在CS的第二个脉冲信号下降沿启动A/D转换。此脉冲信号的宽度最小应为40ns。转换过程中,EOC脚为高电平,并在经过约5μs转换完成后,EOC脚电平变低以指示转换完成。当EOC脚输出为低电平时,若将R/ C脚置为高电平,系统将在CS的第三个脉冲的下降沿把转换结果输出到数据总线上。 在数据转换过程中,通过检测EOC脚的输出电平即可判断数据的转换状态。当EOC输出为高电平时,表示数据转换仍在进行,此时不能读取数据;而当EOC输出为低电平时,表明数据转换已经结束,此时可以读取数据。设置并行数据输出选择位HBEN为高电平可读取数据高8位;而设置HBEN为低电平则可读取数据低8位。 MAX1166有两种工作模式,即稳定工作模式和低功耗工作模式。可由管脚R/ C在CS第二个脉冲下降沿的状态来决定选择哪种工作模式,R/ C 为低电平时,选择正常工作模式,为高电平时选择低功耗工作模式。 图3 MAX1166转换时序图 3 典型应用电路 MAX1166的总线接口为8位,该总线的接口速度相当快,可以和各种微处理器直接进行接口,因此MAX1166与8位微处理器的连接电路相对比较简单。图4是MAX1166和MCS-8051的接口电路图。在本例中,由于单片机外围芯片仅有MAX1166一片,所以,为简单起见,没有为之确定地址,即任意地址均可作为其地址。因为MAX1166的CS信号脉冲宽度要求最小为40ns,因此,对于单片机而言,只要对外部设备进行写操作,即会产生WR脉冲,其宽度为6个时钟周期。如果采用12MHz的晶振,其脉冲宽度为500ns,所以可以将单片机的WR信号作为MAX1166的CS输入信号。至于R/ C 、EOC和HBEN等信号,只需连接到普通的锁存功能端口即可(如单片机的P1口)。 图4中,MAX1166采用的是内部参考源。如果在CS信号的第二个脉冲下降沿使R/ C 为低电平,即选择了稳定工作模式,该模式的应用程序如下(该程序会将转换结果的高8位存放在片内存储器A0单元,而将低8位存放在A1单元): MOV R0  #A0 ;数据暂存区地址 SAMP CLR P1.0 ;拉低R/ C电平,为 A/D转换启动做准备 MOVX @DPTRA ;给CS第一个脉冲信 号,MAX1166进入准 备工作状态 MOVX @ DPTRA ;给CS第二个脉冲信 号,启动A/D转换 WAIT JB P1.2 WAIT ;如果转换结束,则进 入读数据子程序 REDA SET P1.0 ;拉高R/ C电平,准备 读取数据 MOVX @ DPTRA ;给CS第三个脉冲信 号,开始读数据 SET P1.1 MOVX A@DPTR ;读取数据高8位 MOV @R0 A INC R0 CLR P1.1 MOVX A@DPTR ;读取数据低8位 MOV @R0 A 4 结束语 MAX1166是一种16位的A/D转换器,它不仅具有分辨率高、转换速度快的特点,而且功耗低、体积小、接口方便、电路简单、动态特性良好。因而是电池供电的高精度数据采集系统的理想选择,具有广阔的应用前景。

关键字:转换器

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