高精度AD采集芯片ADS7809

摘要：ADS7809是Burr-Brown公司推出的高精度AD采集芯片。它采用5V單電源供電，內(nèi)含16位逐次逼近寄存器，采樣精度高，功耗小。本文介紹了ADS7809的主要特點(diǎn)和功能結(jié)構(gòu)。舉例說明了如何將ADS7809應(yīng)用在水雷控制裝備系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的采集和控制。

為最大限度地提高武器裝備的戰(zhàn)斗效能，現(xiàn)代武器裝備的自動化程度越來越高，這就要求武器裝備在其運(yùn)行過程中要不斷的檢測各種運(yùn)行參數(shù)，以控制系統(tǒng)始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。在我們研制的某些水雷裝置自控系統(tǒng)過程中，為了實(shí)時地采集各傳感器的數(shù)據(jù)，以便有效地控制整個武器裝備的打擊精度，設(shè)計時先后采用了十六位精度的AD轉(zhuǎn)換芯片AD676和ADS7809.實(shí)驗結(jié)果證明，在同樣的工作條件下，ADS7809的穩(wěn)定性要高于AD676。下面主要介紹Burr-Brown公司生產(chǎn)的高精度AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7809的性能和特點(diǎn)。

1 ADS7809的主要特點(diǎn)

ADS7809具有以下特點(diǎn)：

●具有16位帶采樣保持的基于電容的逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

●100kHz采樣速率，20kHz輸入時的信噪比達(dá)83dB；

●+1/2LSB的積分非線性和差分非線性；

●6種可選的輸入范圍，分別是0～10V，0～5V，0～4V，±10V，±5V和±3.3V；

●片內(nèi)帶有+2.5V基準(zhǔn)源，也可采用外部基準(zhǔn)源；

●片內(nèi)自帶時鐘，采樣數(shù)據(jù)通過串行輸出。數(shù)據(jù)既可用內(nèi)部時鐘，也可由外部時鐘同步后輸出；

●采用單5V電源供電，最大功耗小于100mW；

●采用20腳塑料DIP封裝或SIOC封裝。工作溫度范圍為-25℃～+85℃。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳說明

圖1是ADS7809的組成框圖，圖2是其引腳封裝圖。各信號引腳的說明如下：

R1IN、R2IN、R3IN：不同輸入范圍的三個模擬輸入選擇端；圖3所示為不同輸入范圍的輸入電路。

CAP：基準(zhǔn)緩沖電容。接2.2μF的鉭電容旁路到地；

REF：基準(zhǔn)輸入/輸出。接2.2μF的鉭電容旁路到地；

AGND1、AGND2：模擬地；

SB/BTC：選擇數(shù)據(jù)輸出格式。高電平時選擇偏移碼輸出，低電平時選擇二進(jìn)制補(bǔ)碼輸出；

EXT/INT：選擇外部/內(nèi)部時鐘發(fā)送數(shù)據(jù)。低電平時選擇內(nèi)部時鐘發(fā)送；

SYNC：同步輸出。若EXT/INT為高電平，則在CS為低且當(dāng)R/C引腳的上升沿到來時、或R/C為高且CS引腳的下降沿到來時SYNC端輸出一個SYNC同步脈沖到外部DCLK；

SCLK：時鐘輸入或輸出，具體狀態(tài)取決于EXT/INT引腳狀態(tài)。輸出數(shù)據(jù)由該時鐘同步；

SDA：串行數(shù)據(jù)輸出；

TAG：用于外部時鐘方式的級連輸入。若EXT/INT為高電平，則輸入給該引腳的信號經(jīng)過16個脈沖的延遲后從SDA引腳輸出；

R/C：讀/轉(zhuǎn)換脈沖輸入。如果CS為低，則R/C引腳將在其下降沿控制采樣/保持電路午入保持狀態(tài)，并啟動一次AD轉(zhuǎn)換。者EXT/INT為低，則開始發(fā)送上一次AD采樣的結(jié)果，若EXT/INT為高，則當(dāng)CS為低且R/C旨腳的上升沿或R/C為高且CS引腳的下降沿，在SYNC引腳上發(fā)送一個同步脈沖，以啟動數(shù)據(jù)的發(fā)送；

CS：片選信號引腳。在內(nèi)部與R/C信號進(jìn)行邏輯相“或”；

BUSY：忙狀態(tài)輸出。當(dāng)轉(zhuǎn)換開始時為低，并保持“低”狀態(tài)直至轉(zhuǎn)換結(jié)束且數(shù)據(jù)被鎖存到輸出移位寄存器；

PWRD：電源掉電輸入。為高電平時芯片進(jìn)入電源掉電狀態(tài)，以進(jìn)一步降低功耗；

VANA：模擬+V供電電源輸入；

VDIG：數(shù)字+5V供電電源輸入

DGND：數(shù)字地。

3 數(shù)據(jù)串行輸出時序

圖4為使用內(nèi)部時鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)串行輸出的時序。由于數(shù)據(jù)輸出與AD轉(zhuǎn)換采用同一時鐘源，故在R/C脈沖后，輸出的數(shù)據(jù)是上一次AD采樣的值，而非當(dāng)前AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這一點(diǎn)應(yīng)予以注意。

4 典型應(yīng)用

圖5為某水雷控制裝置的數(shù)據(jù)采集部分的電路組成框圖。來自各個傳感器的信號經(jīng)模擬開關(guān)切換后發(fā)送至緩沖跟隨器，這樣可以降低信號源的輸出阻抗，以保證得到較高的采集精度。ADS7809被接成±5V輸入形式，從而由內(nèi)部時鐘來產(chǎn)生AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出。微控制器通過R/C信號來控制ADS7809的采樣時刻。8個通道巡回檢測一次大約需要100μs，該水雷控制裝置在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中取得了良好效果。