12位500kHz六通道同時(shí)采樣的A/D轉(zhuǎn)換器ADS7864及其應(yīng)用

ADS78發(fā)4是德州儀器（TI）公司Burr-Brown產(chǎn)品部最新推出的快速6通道全差分輸入的雙12位A/D轉(zhuǎn)換器。它能以500kHz的采樣率同時(shí)進(jìn)行六通道信號(hào)采樣。特別適用于馬達(dá)控制和電力監(jiān)控。

ADS7864 的6路輸入通道可分成3對(duì)，測(cè)量電機(jī)控制或電力監(jiān)探應(yīng)用的三相，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成DSP或微處理器所需的數(shù)字信號(hào)。輸入給片內(nèi)6個(gè)采樣-保持放大器的信號(hào)經(jīng)全差分并在ADC輸入期間內(nèi)保持，使其在50kHz時(shí)仍能提供高達(dá)80dB的良好共模抑制比，對(duì)高噪聲環(huán)境中的輸入噪聲抑制起到非常重要的作用。 ADS7864特有的并行接口能與六個(gè)FIFO寄存器連接，便于更快速地捕獲數(shù)據(jù)。各通道輸出字（地址和數(shù)據(jù)）為16位。

ADS7864芯片簡介

特性

*6通道同時(shí)采樣

*全差分輸入

*每個(gè)通道轉(zhuǎn)換時(shí)間2μs

*保證無失碼

*低功耗：50mW

*6個(gè)FIFO寄存器

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖1所示

芯片的工作原理

ADS7864包含兩個(gè)可以同時(shí)工作的12位A/D轉(zhuǎn)換器。其3個(gè)保持信號(hào)（HOLDA，HOLDB，HOLDC）選擇輸入的多路開關(guān)并且啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。這3個(gè)保持信號(hào)同時(shí)有效就可以同時(shí)保持6路輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別存放在6個(gè)寄存器中。

模擬輸入信號(hào)

模擬信號(hào)輸入一般有兩種方法，即單端輸入和差分輸入。單端輸入時(shí)-IN輸入端保持在共模電壓，+IN輸入模擬信號(hào)；差分輸入時(shí)，輸入信號(hào)的幅值為+IN必- IN輸入的差。雙極性輸入的信號(hào)，如±2.5V，±5V，±10V，可以通過如下的電路將其轉(zhuǎn)換成0V～5V的輸入范圍。

啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

當(dāng)保持信號(hào)HOLDX變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)立即被保持，只要這時(shí)ADC是空閑的，即可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。如果這時(shí)已有其它的通道處于保持態(tài)，則該通道將等待前面的通道完成轉(zhuǎn)換手才能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。如果在一個(gè)時(shí)鐘周期各通道都處于保持態(tài)時(shí)，則通道A先翻來轉(zhuǎn)換，接著通道B，最后是通道C。另外，如果一個(gè)通道正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，該通道又產(chǎn)生了保持有效信號(hào)，則這次保持信號(hào)無效。

在通道沒有啟動(dòng)一次新的轉(zhuǎn)換時(shí)，保持信號(hào)可以保持低電平，但是要啟動(dòng)一次新的轉(zhuǎn)換時(shí)，則要使保持控制信號(hào)HOLDX先變?yōu)楦唠娖剑ā?5ns），然后再變?yōu)榈碗娖讲艜?huì)有效。

數(shù)據(jù)輸出

ADS7864有16位輸出數(shù)據(jù)線，其中D15表明數(shù)據(jù)是否有效（有效為“1”），D14、D13、D12用于表示通道（如表1所示），其余的D11～D0為該通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)值。16位輸出數(shù)據(jù)為三態(tài)，當(dāng)微處理器或DSP讀數(shù)據(jù)時(shí)，RD、CS控制信號(hào)應(yīng)為低電平。

表1 通道真值表

ADS7864輸出數(shù)據(jù)有3種模式，這是由A2，A1，A0來選擇的。如表2所示。

表2 選擇通道/模式真值表

當(dāng)A2A1A0=000～101時(shí)，用于選擇一個(gè)特定的通道；A2A1A0=110時(shí)為循環(huán)模式，即讀數(shù)據(jù)的過程為：A0→A1→B0→B1→C0→C1→A0…

A2A1A0=111時(shí)為FIFO模式，即先轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)先讀出。

ADS7864在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

我們?cè)陔娋W(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選用了ADS7864。為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行和了解電網(wǎng)運(yùn)行的狀況，需要對(duì)電網(wǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)（三相電壓、電流、有功功率、無功功率等）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析。以往人們測(cè)量三相的6個(gè)參數(shù)大多是通過多路模擬開關(guān)共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，這樣不僅電路復(fù)雜、價(jià)格較高，而且還難以避免采樣的孔徑時(shí)間以及器件間影響引起的誤差。ADS7864可以使測(cè)量電路變得簡單，而且能夠保證測(cè)量的精度和準(zhǔn)確性。電路結(jié)構(gòu)如圖2所示（實(shí)際應(yīng)用中還擴(kuò)展了 RAM、串行接口等）。

在該電路中，三相的保持信號(hào)及控制信號(hào)接在一起，保證6個(gè)信號(hào)的同時(shí)采樣。AT89C52的數(shù)據(jù)總線是8位，ADS7864的高8位與低8位分別接到數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)BYTE引腳接高電平，第一個(gè)RD信號(hào)有效時(shí)，單片機(jī)讀進(jìn)低8位數(shù)據(jù)；第二個(gè)RD信號(hào)有效時(shí)，讀進(jìn)高8位數(shù)據(jù)。

結(jié)束語

ADS7864非常適用于馬達(dá)控制和三相交流電的監(jiān)測(cè)與控制。它和單片機(jī)的接口很方便。在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，如果采用DSP，對(duì)電網(wǎng)中的高次諧波的分析將更加方便、容易。由于ADS7864轉(zhuǎn)換速度非?？?，完全可以在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中作為DSP的外部器件使用。