16位∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705及其校準(zhǔn)
發(fā)布時(shí)間:2008/5/28 0:00:00 訪問次數(shù):436
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16位∑－δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad7705及其校準(zhǔn) |
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陳勇鋼，吳伯農(nóng)
（北京工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 北京100041） |
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1 ad7705簡介
ad7705是ad公司推出的16位∑－δ（電荷平衡式）a/d轉(zhuǎn)換器。他包括由緩沖器和增益可編程放大器（pga）組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路、∑－δ調(diào)制器及可編程數(shù)字濾波器等，能直接對來自傳感器的微弱信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。此外他還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準(zhǔn)，低功耗及優(yōu)良的抗噪聲性能，因此非常適用于儀表測量和工業(yè)控制等領(lǐng)域。
1.1 基本特性
ad7705的基本特性為：16位無丟失代碼；0.003％的非線性度；pga可選擇1，2，4，8，16，32，64，128；8種增益；輸出數(shù)據(jù)更新速率可編程；具有自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，三線串行接口，可緩沖模擬輸入；低功耗。
1.2 引腳功能
ad7705的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能說明如下：
sclk：串行時(shí)鐘輸入。
mclk in：主時(shí)鐘輸入。時(shí)鐘頻率為500khz－5mhz。
mclk out：主時(shí)鐘輸出。
cs反：片選，低電平有效。
reset反：復(fù)位。該端口為低電平時(shí)，可以將控制邏輯、接口邏輯、校準(zhǔn)系數(shù)以及數(shù)字濾波器等復(fù)位為上電狀態(tài)；
ain2（＋）、ain2（－）：分別為差分模擬輸入通道2的正、負(fù)輸入端。
ain1（＋）、ain1（－）：分別為差分輸入通道1得正、負(fù)輸入端。
ref in（＋）、ref in（－）：分別為參考電壓的正、負(fù)端。為了確保元件的正常工作，ref in（＋）端口的輸入信號必須大于ref in（－）端的輸入。
drdy反：邏輯輸出。低電平表示可以讀取新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；高電平時(shí)不可讀取數(shù)據(jù)。
idn，dout：分別為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出端。
1.3 片內(nèi)寄存器
ad7705共有8個(gè)片內(nèi)寄存器，他們是通信寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器以及幾個(gè)測試和校準(zhǔn)寄存器。這些寄存器的任何操作都必須先寫通信寄存器，然后才能對其他寄存器進(jìn)行操作。
（1）通信寄存器
通信寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器，寫入通信寄存器的數(shù)據(jù)決定下一次讀/寫操作在哪一個(gè)寄存器上進(jìn)行，完成對所選寄存器的讀/寫操作后，該端口等待下一次寫操作，這也是通信寄存器的缺省狀態(tài)，如果在din為高電平時(shí)，寫操作持續(xù)的時(shí)間足夠長（至少32個(gè)串行時(shí)鐘周期），那么ad7705將返回該缺省狀態(tài)。
通信寄存器中的rs2，rs1，rs0為寄存器選擇位，他們決定對哪一個(gè)寄存器進(jìn)行讀/寫操作，常用的寄存器主要有通信寄存器（rs2rs1rs0＝000）、設(shè)置寄存器（rs2rs1rs0＝001）、時(shí)鐘寄存器（rs2rs1rs0＝010）以及數(shù)據(jù)寄存器（rs2rs1rs0＝011）。r/w反為讀寫選擇位。該位確定對選定寄存器進(jìn)行讀還是寫操作，"0"表示寫操作，"1"表示讀操作。ch1，ch0為通道選擇位，00選擇通道1，01選擇通道2。
（2）設(shè)置寄存器
設(shè)置寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器，其中md1，md0為工作模式選擇位，md1md0＝00，01，10，11分別對應(yīng)正常工作模式，自校準(zhǔn)、零標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)以及滿標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)。g2，g1，g0為增益選擇位，g2g1g0＝000－111分別對應(yīng)1，2，4，8，16，32，64，128八種增益。
（3）時(shí)鐘寄存器
時(shí)鐘寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器。其中clk為時(shí)鐘位。如果器件的主時(shí)鐘頻率為2.457 6mhz（clkdiv＝0）或4.915 2mhz（clkdiv＝1），該位置"1"，如果主時(shí)鐘頻率為1mhz（clkdiv＝0）或者2mhz（clkdiv＝1），該位置"0"，此外clk還與fs1和fs0共同選擇器件的輸出更新速率。
（4）數(shù)據(jù)寄存器
數(shù)據(jù)寄存器是一個(gè)16位只讀寄存器，他用來存放ad7705的最新轉(zhuǎn)換結(jié)果。這里要注意：當(dāng)對ad7705進(jìn)行寫操作時(shí)，ad7705期望msb（最高有效位）在前，但微控制器（如8051系列）首先輸出lsb（最低有效位），因此必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序。不過同時(shí)還要注意：數(shù)據(jù)寄存器雖然是一個(gè)16位寄存器，但他由2個(gè)8位存貯單元組成，因此必須分成2個(gè)8位分別進(jìn)行倒序。進(jìn)行讀操作時(shí)同樣如此。
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16位∑－δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad7705及其校準(zhǔn) |
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陳勇鋼，吳伯農(nóng)
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1 ad7705簡介
ad7705是ad公司推出的16位∑－δ（電荷平衡式）a/d轉(zhuǎn)換器。他包括由緩沖器和增益可編程放大器（pga）組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路、∑－δ調(diào)制器及可編程數(shù)字濾波器等，能直接對來自傳感器的微弱信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。此外他還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準(zhǔn)，低功耗及優(yōu)良的抗噪聲性能，因此非常適用于儀表測量和工業(yè)控制等領(lǐng)域。
1.1 基本特性
ad7705的基本特性為：16位無丟失代碼；0.003％的非線性度；pga可選擇1，2，4，8，16，32，64，128；8種增益；輸出數(shù)據(jù)更新速率可編程；具有自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，三線串行接口，可緩沖模擬輸入；低功耗。
1.2 引腳功能
ad7705的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能說明如下：
sclk：串行時(shí)鐘輸入。
mclk in：主時(shí)鐘輸入。時(shí)鐘頻率為500khz－5mhz。
mclk out：主時(shí)鐘輸出。
cs反：片選，低電平有效。
reset反：復(fù)位。該端口為低電平時(shí)，可以將控制邏輯、接口邏輯、校準(zhǔn)系數(shù)以及數(shù)字濾波器等復(fù)位為上電狀態(tài)；
ain2（＋）、ain2（－）：分別為差分模擬輸入通道2的正、負(fù)輸入端。
ain1（＋）、ain1（－）：分別為差分輸入通道1得正、負(fù)輸入端。
ref in（＋）、ref in（－）：分別為參考電壓的正、負(fù)端。為了確保元件的正常工作，ref in（＋）端口的輸入信號必須大于ref in（－）端的輸入。
drdy反：邏輯輸出。低電平表示可以讀取新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；高電平時(shí)不可讀取數(shù)據(jù)。
idn，dout：分別為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出端。
1.3 片內(nèi)寄存器
ad7705共有8個(gè)片內(nèi)寄存器，他們是通信寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器以及幾個(gè)測試和校準(zhǔn)寄存器。這些寄存器的任何操作都必須先寫通信寄存器，然后才能對其他寄存器進(jìn)行操作。
（1）通信寄存器
通信寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器，寫入通信寄存器的數(shù)據(jù)決定下一次讀/寫操作在哪一個(gè)寄存器上進(jìn)行，完成對所選寄存器的讀/寫操作后，該端口等待下一次寫操作，這也是通信寄存器的缺省狀態(tài)，如果在din為高電平時(shí)，寫操作持續(xù)的時(shí)間足夠長（至少32個(gè)串行時(shí)鐘周期），那么ad7705將返回該缺省狀態(tài)。
通信寄存器中的rs2，rs1，rs0為寄存器選擇位，他們決定對哪一個(gè)寄存器進(jìn)行讀/寫操作，常用的寄存器主要有通信寄存器（rs2rs1rs0＝000）、設(shè)置寄存器（rs2rs1rs0＝001）、時(shí)鐘寄存器（rs2rs1rs0＝010）以及數(shù)據(jù)寄存器（rs2rs1rs0＝011）。r/w反為讀寫選擇位。該位確定對選定寄存器進(jìn)行讀還是寫操作，"0"表示寫操作，"1"表示讀操作。ch1，ch0為通道選擇位，00選擇通道1，01選擇通道2。
（2）設(shè)置寄存器
設(shè)置寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器，其中md1，md0為工作模式選擇位，md1md0＝00，01，10，11分別對應(yīng)正常工作模式，自校準(zhǔn)、零標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)以及滿標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)。g2，g1，g0為增益選擇位，g2g1g0＝000－111分別對應(yīng)1，2，4，8，16，32，64，128八種增益。
（3）時(shí)鐘寄存器
時(shí)鐘寄存器是一個(gè)8位讀/寫寄存器。其中clk為時(shí)鐘位。如果器件的主時(shí)鐘頻率為2.457 6mhz（clkdiv＝0）或4.915 2mhz（clkdiv＝1），該位置"1"，如果主時(shí)鐘頻率為1mhz（clkdiv＝0）或者2mhz（clkdiv＝1），該位置"0"，此外clk還與fs1和fs0共同選擇器件的輸出更新速率。
（4）數(shù)據(jù)寄存器
數(shù)據(jù)寄存器是一個(gè)16位只讀寄存器，他用來存放ad7705的最新轉(zhuǎn)換結(jié)果。這里要注意：當(dāng)對ad7705進(jìn)行寫操作時(shí)，ad7705期望msb（最高有效位）在前，但微控制器（如8051系列）首先輸出lsb（最低有效位），因此必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序。不過同時(shí)還要注意：數(shù)據(jù)寄存器雖然是一個(gè)16位寄存器，但他由2個(gè)8位存貯單元組成，因此必須分成2個(gè)8位分別進(jìn)行倒序。進(jìn)行讀操作時(shí)同樣如此。
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