摘要：MAX194是一種14位逐次逼近型串行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有高速度，高精度，低功耗等特點(diǎn)，并且?guī)聿蓸颖３蛛娐罚哂?0μA的停機(jī)模式，能夠滿足最高采樣頻率為85kPS的轉(zhuǎn)換。其最快轉(zhuǎn)換時(shí)間為9.4μs，具有單極性和雙極性兩種輸入和三態(tài)串行數(shù)據(jù)輸出方式，同時(shí)價(jià)格也比同功能并行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器要低得多。文中介紹了它的功能和用途，同時(shí)給出了MAX194在鍋爐測(cè)溫系統(tǒng)中的單睡機(jī)進(jìn)行接口的硬件電路和軟件程序。

    關(guān)鍵詞：AD轉(zhuǎn)換器 采樣保持 串行輸出 MAX194

在一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與信息處理電路中，要滿足數(shù)據(jù)采集的精度和速度要求，以必須采用分辨率高，轉(zhuǎn)換速度快的AD轉(zhuǎn)換器。MAX194是一種性能優(yōu)越的高精度、帶采樣保持的高速度十四位串行AD轉(zhuǎn)換器。筆者在課題實(shí)踐中應(yīng)用了MAX194芯片取得了很好的效果。由于MAX194的輸出方式是串行輸出而與一般的并行輸出方式不同，因此，在與MC51系列單片機(jī)通信時(shí)有一些需要注意的事項(xiàng)。在此筆者把在應(yīng)用中遇到的問題及解決方法作以介紹。

1 工作原理及結(jié)構(gòu)

MAX194的工作原理框圖如圖1所示。它主要由主DAC、控制邏輯、比較器和校準(zhǔn)DAC組成。主DAC用于產(chǎn)生與輸入模擬信號(hào)進(jìn)行比較的模擬信號(hào)，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的DAC不同，它沒有采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)，而是由帶二進(jìn)制權(quán)值的電容陣列組成（見圖2）.模擬電子開關(guān)受數(shù)字量的數(shù)字代碼控制，代碼為0時(shí)開關(guān)接地，代碼為1時(shí)開關(guān)接到參考電壓上。這樣，d13為1而其它為0時(shí)，VA=VREF/2；當(dāng)d12為1而其它為0時(shí)，VA=VREF/2 2；依次類推，直到當(dāng)d0=1而其它為0時(shí)，VA=VREF/2 14。根據(jù)疊加原理，總的等效電勢(shì)為：

VA=d13VREF/2+d12VREF/2 2……+d0VREF/2 14

以單極性輸入為例，其具體的轉(zhuǎn)換過程如下：

（1）將電容的自由端均接在AIN，以使電容充電得到電壓VAIN。

（2）將最高位電容接參考電壓，其它電容的自由端接地，以使VA=VAIN，即d13=1而其它位為0，這時(shí)，VA=VREF/2-VAIN，當(dāng)VA<0即VAIN<VREF/2時(shí)，比較器的輸出為1，并通過控制邏輯使d13=0,反之使d13=1。在最高位確定后，如果使d12=1而其余為0，則VA=d13VREF/2+d12VREF/2 2-VAIN。

（3）要通過比較器和控制邏輯來確定次高位，依次向下類推，經(jīng)過16次比較以可以使轉(zhuǎn)換結(jié)束（包括兩位附加位）。需要說明的是：圖中的DUMMY電容是為了使它前面的電容具有權(quán)值而設(shè)置的，其本身沒有權(quán)值。而由電容組成DAC將使MAX194具有采樣保持功能，也就是電路不需加采樣保持部分。

另外，MAX194自身具有校準(zhǔn)功能，可在上電時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)外部環(huán)境改變時(shí)（如溫度變化，電源電壓改變等），還可以人為地置RESET為0時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。

2 管腳排列及功能

MAX194的管腳排列如圖3所示。它采用16腳DIP封裝，各管腳的功能如下：

引腳1（BP/UP/SHDN）為三態(tài)輸入，此腳懸空，則模擬信號(hào)以雙極性方式輸入；接高電平時(shí)以單極性輸入；接低電平時(shí)則以10μA的關(guān)閉模式工作。

引腳10(RESET)接低電平時(shí)停止工作，并在上升沿開始校準(zhǔn)。

引腳9（CONV）變低后，A/D轉(zhuǎn)換