作者：宜昌中國艦船研究院第七一零研究所（443003）胡志剛 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要：高精度微功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計原理，敘述了其關(guān)鍵芯片ads1212的結(jié)構(gòu)和原理以及使用方法，給出了詳細(xì)的設(shè)計電路圖和程序片段。 關(guān)鍵詞：高精度 微功耗 ads1212 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 對于水下弱磁信號的檢測和處理，需要一個能連續(xù)工作幾個月甚至一年以上的采樣精度很高的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，這就要求該系統(tǒng)必須具有高精度微功耗的功能。本文所介紹的就是能滿足這一要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在筆者的工作中已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用和試驗。該系統(tǒng)采用ads1212作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它是一個具有高精度、寬動態(tài)特性的δ-∑型a/d芯片。下面先對該芯片的主要特點(diǎn)和用法進(jìn)行簡要介紹，隨后介紹ads1212與微功耗單片機(jī)pic16f84a的接口電路及程序設(shè)計。

1 ads1212/b簡介 1.1 特點(diǎn)及結(jié)構(gòu) ads1212特點(diǎn)如下： （1）δ-∑型a/d轉(zhuǎn)換器。 （2）采樣數(shù)據(jù)輸出速率在10hz時有效分辨率可達(dá)到20位，采樣數(shù)據(jù)輸出速率在1000hz時有效分辨率可達(dá)16位。 （3）最低功耗為1.4mw。 （4）差分輸入。 （5）具有可編程的增益放大器。 （6）spi兼容ssi接口。 （7）可編程設(shè)置采樣速率。 （8）可使用內(nèi)部或外部的參考電壓。 （9）具有芯片自校準(zhǔn)功能。 ads1212芯片為18腳dip或soic封裝，ads1213含有一個四通道多路開關(guān)，為24腳dip或soic封裝或28腳ssop封裝。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其內(nèi)部由可編程增益放大器（pga）、二階δ-∑調(diào)制器、調(diào)制控制單元、可編程數(shù)字濾波器、微控制器單元、寄存器組（指令寄存器、命令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寄存器）、一個串行接口。一個時鐘電路和一個內(nèi)部2.5v電壓基準(zhǔn)等組成。 1.2 主要性能 可編程增益放大器的增益（g）可設(shè)為1、2、4、8、16，而加速因子（tmr）也可設(shè)為1、2、4、8、16，它們之間的關(guān)系為乘積應(yīng)≤16，如表1所示。

表1 增益與加速因子的關(guān)系 加速因子（tmr） 增益（g） 1 1，2，4，8，16 2 1，2，4，8 4 1，2，4 8 1，2 16 1 采樣精度同增益和加速因子的設(shè)置都有關(guān)系，具體如表2所示。這里需要指出的是，不能同時追求采樣速度和采樣精度，只有選取合適的速度和精度才能體現(xiàn)出該芯片的優(yōu)勢。

表2 采樣精度與增益和加速因子的關(guān)系設(shè)g=1，fxin=1mhz（fxin是外部晶體振蕩器頻率） 數(shù)據(jù)輸出速率/hz 有效分辨率/位 tmr=1 tmr=2 tmr=4 tmr=8 tmr=16 10 20 21 21 　 　 20 19 20 21 21 　 40 18 20 2