16位A/D轉換器MAX1166的原理及應用

　　摘要：MAX1166是美國MAXIM公司生產(chǎn)的逐次逼近型16位低功耗模數(shù)轉換器，該轉換器內(nèi)帶4.096Ｖ精密參考源，同時具有并行數(shù)據(jù)輸出接口。文章介紹了該模數(shù)轉換器的特性、功能及實際應用電路。
　　關鍵詞：A/D轉換單片機接口MAX1166
　　
　　１概述
　　
　�。停粒兀保保叮妒敲绹�ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的逐次逼近型１６位模數(shù)轉換器，該芯片片內(nèi)除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必須的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比較器和控制邏輯外，還集成了時鐘、４．０９６Ｖ精密參考源和接口電路，其內(nèi)部結構框圖如圖１所示。ＭＡＸ１１６６的數(shù)據(jù)總線為８位，因此與目前廣泛使用的８位微處理器連接非常方便。
　　
　　ＭＡＸ１１６６的典型參數(shù)如下：
　　
　　●并行數(shù)據(jù)輸出接口：８位?
　　
　　●采樣頻率：１６５ｋｓｐｓ?
　　
　　●精度：最大線性誤差±２ＬＳＢ，１６位無誤碼?
　　
　　●內(nèi)部參考源電壓：４．０９６Ｖ?
　　
　　●外部參考源電壓輸入范圍：＋３．８～５．２５Ｖ?
　　
　　●模擬電壓輸入范圍：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?
　　
　　●數(shù)字電壓輸入范圍：＋２．７～＋５．２５Ｖ?
　　
　　●小電流?外部參考電源流為１．８ｍＡ?內(nèi)部參考電源流為２．７ｍＡ?采樣率在１０ｋｓｐｓ時的外部參考電源電流為０．１μＡ;
　　
　　●采用２０管腳ＴＳＳＯＰ封裝。
　　
　�。停粒兀保保叮豆灿校玻皞�引腳，圖２為其引腳排列圖，這些引腳大體可分為三類。
　　
　　第一類是電源類?其中，模擬電源ＡＶＤＤ和數(shù)字電源ＤＶＤＤ應分別通過０．１μＦ的鉭電容與模擬地和數(shù)字地相連接。而數(shù)字地ＤＧＮＤ和模擬地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
　　
　　第二類為模數(shù)信號類?其中，ＡＩＮ為模擬信號輸入端；Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５為數(shù)字量并行輸出口。
　　
　　第三類是控制信號類?其中ＣＳ?輸入?為轉換啟動端；Ｒ／Ｃ（輸入）為讀取結果／模數(shù)轉換控制端；ＥＯＣ（輸出）用于指示轉換結束；ＨＢＥＮ?輸入?用來控制從總線讀出的數(shù)據(jù)是轉換結果的高字節(jié)還是低字節(jié)；ＲＥＦＡＤＪ為參考電源選擇端，該端通過０．１μＦ鉭電容與模擬地相接時?選擇內(nèi)部參考電源模式?而當其直接與模擬電源相接時?選擇外部參考電源模式；ＲＥＦ為參考電源輸入／輸出端，選擇內(nèi)部參考電源時?該腳應通過４．７μＦ鉭電容接模擬地?而選擇外部參考電源時?該腳為外部參考電源輸入端。
　　
　�。玻停粒兀保保叮兜霓D換控制時序
　　
　　ＭＡＸ１１６６的一次轉換過程可分為三個階段，即轉換準備階段、模數(shù)轉換階段和轉換結果輸出階段。圖３為其轉換時序圖。具體工作過程如下：
　　
　　首先將Ｒ／Ｃ管腳置低電平，然后在ＣＳ腳輸入脈沖信號，ＭＡＸ１１６６會在ＣＳ的第一個脈沖信號的下降沿進入工作狀態(tài)；并在ＣＳ的第二個脈沖信號下降沿啟動Ａ／Ｄ轉換。此脈沖信號的寬度最小應為４０ｎｓ。轉換過程中，ＥＯＣ腳為高電平，并在經(jīng)過約５μｓ轉換完成后，ＥＯＣ腳電平變低以指示轉換完成。當ＥＯＣ腳輸出為低電平時，若將Ｒ／Ｃ腳置為高電平，系統(tǒng)將在ＣＳ的第三個脈沖的下降沿把轉換結果輸出到數(shù)據(jù)總線上。
　　
　　在數(shù)據(jù)轉換過程中，通過檢測ＥＯＣ腳的輸出電平即可判斷數(shù)據(jù)的轉換狀態(tài)。當ＥＯＣ輸出為高電平時，表示數(shù)據(jù)轉換仍在進行，此時不能讀取數(shù)據(jù)；而當ＥＯＣ輸出為低電平時，表明數(shù)據(jù)轉換已經(jīng)結束，此時可以讀取數(shù)據(jù)。設置并行數(shù)據(jù)輸出選擇位ＨＢＥＮ為高電平?可讀取數(shù)據(jù)高８位；而設置ＨＢＥＮ為低電平則可讀取數(shù)據(jù)低８位。
　　
　�。停粒兀保保叮队袃煞N工作模式，即穩(wěn)定工作模式和低功耗工作模式�？捎晒苣_Ｒ／Ｃ在ＣＳ第二個脈沖下降沿的狀態(tài)來決定選擇哪種工作模式，Ｒ／Ｃ為低電平時，選擇正常工作模式，為高電平時選擇低功耗工作模式。
　　
　　圖3MAX1166轉換時序圖
　　
　　３典型應用電路
　　
　　
　　
　　
　�。停粒兀保保叮兜目偩�接口為８位，該總線的接口速度相當快，可以和各種微處理器直接進行接口，因此ＭＡＸ１１６６與８位微處理器的連接電路相對比較簡單。圖４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口電路圖。在本例中，由于單片機外圍芯片僅有ＭＡＸ１１６６一片，所以，為簡單起見，沒有為之確定地址，即任意地址均可作為其地址。因為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信號脈沖寬度要求最小為４０ｎｓ，因此，對于單片機而言，只要對外部設備進行寫操作，即會產(chǎn)生ＷＲ脈沖，其寬度為６個時鐘周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振，其脈沖寬度為５００ｎｓ，所以可以將單片機的ＷＲ信號作為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ輸入信號。至于Ｒ／Ｃ、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信號，只需連接到普通的鎖存功能端口即可（如單片機的Ｐ１口）。
　　
　　圖４中，ＭＡＸ１１６６采用的是內(nèi)部參考源。如果在ＣＳ信號的第二個脈沖下降沿使Ｒ／Ｃ為低電平，即選擇了穩(wěn)定工作模式，該模式的應用程序如下（該程序會將轉換結果的高８位存放在片內(nèi)存儲器Ａ０單元，而將低８位存放在Ａ１單元）：
　　
　�。停希郑遥�?＃Ａ０；數(shù)據(jù)暫存區(qū)地址
　　
　�。樱粒停�?ＣＬＲＰ１．０；拉低Ｒ／Ｃ電平，為
　　
　　Ａ／Ｄ轉換啟動做準備
　　
　�。停希郑兀溃模校裕�?Ａ；給ＣＳ第一個脈沖信
　　
　　號，ＭＡＸ１１６６進入準
　　
　　備工作狀態(tài)
　　
　�。停希郑兀溃模校裕�?Ａ；給ＣＳ第二個脈沖信
　　
　　號，啟動Ａ／Ｄ轉換
　　
　�。祝粒桑�?ＪＢＰ１．２?ＷＡＩＴ；如果轉換結束，則進
　　
　　入讀數(shù)據(jù)子程序
　　
　　ＲＥＤＡ?ＳＥＴＰ１．０；拉高Ｒ／Ｃ電平，準備
　　
　　讀取數(shù)據(jù)
　　
　�。停希郑兀溃模校裕�?Ａ；給ＣＳ第三個脈沖信
　　
　　號，開始讀數(shù)據(jù)
　　
　�。樱牛裕校保�１
　　
　�。停希郑兀�?＠ＤＰＴＲ；讀取數(shù)據(jù)高８位
　　
　　ＭＯＶ＠Ｒ０?Ａ
　　
　�。桑危茫遥�
　　
　　ＣＬＲＰ１．１
　　
　�。停希郑兀�?＠ＤＰＴＲ；讀取數(shù)據(jù)低８位
　　
　�。停希郑溃遥�?Ａ
　　
　　４結束語
　　
　�。停粒兀保保叮妒且环N１６位的Ａ／Ｄ轉換器，它不僅具有分辨率高、轉換速度快的特點，而且功耗低、體積小、接口方便、電路簡單、動態(tài)特性良好。因而是電池供電的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想選擇，具有廣闊的應用前景。
　　

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