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1、典型的集成ADC芯片為了滿足多種需要,目前國(guó)內(nèi)外各半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出了多種多樣的ADC芯片。僅美國(guó)AD公司的ADC產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列、近百種型號(hào)之多。從性能上講,它們有的精度高、速度快,有的則價(jià)格低廉。從功能上講,有的不僅具有A/D轉(zhuǎn)換的基本功能,還包括內(nèi)部放大器和三態(tài)輸出鎖存器;有的甚至還包括多路開關(guān)、采樣保持器等,已發(fā)展為一個(gè)單片的小型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。盡管ADC芯片的品種、型號(hào)很多,其內(nèi)部功能強(qiáng)弱、轉(zhuǎn)換速度快慢、轉(zhuǎn)換精度高低有很大差別,但從用戶最關(guān)心的外特性看,無論哪種芯片,都必不可少地要包括以下四種
2、基本信號(hào)引腳端:模擬信號(hào)輸入端(單極性或雙極性);數(shù)字量輸出端(并行或串行);轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端;轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。除此之外,各種不同型號(hào)的芯片可能還會(huì)有一些其他各不相同的控制信號(hào)端。選用ADC芯片時(shí),除了必須考慮各種技術(shù)要求外,通常還需了解芯片以下兩方面的特性。(1)數(shù)字輸出的方式是否有可控三態(tài)輸出。有可控三態(tài)輸出的ADC芯片允許輸出線與微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連,并在轉(zhuǎn)換結(jié)束后利用讀數(shù)信號(hào)選通三態(tài)門,將轉(zhuǎn)換結(jié)果送上總線。沒有可控三態(tài)輸出(包括內(nèi)部根本沒有輸出三態(tài)門和雖有三態(tài)門、但外部不可控兩種情況)的ADC芯
3、片則不允許數(shù)據(jù)輸出線與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連,而必須通過I/O接口與MPU交換信息。(2)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制方式是脈沖控制式還是電平控制式。對(duì)脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的ADC芯片,只要在其啟動(dòng)轉(zhuǎn)換引腳上施加一個(gè)寬度符合芯片要求的脈沖信號(hào),就能啟動(dòng)轉(zhuǎn)換并自動(dòng)完成。一般能和MPU配套使用的芯片,MPU的I/O寫脈沖都能滿足ADC芯片對(duì)啟動(dòng)脈沖的要求。對(duì)電平啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的ADC芯片,在轉(zhuǎn)換過程中啟動(dòng)信號(hào)必須保持規(guī)定的電平不變,否則,如中途撤消規(guī)定的電平,就會(huì)停止轉(zhuǎn)換而可能得到錯(cuò)誤的結(jié)果。為此,必須用D觸發(fā)器或可編程并行I/O接口芯片的某一位
4、來鎖存這個(gè)電平,或用單穩(wěn)等電路來對(duì)啟動(dòng)信號(hào)進(jìn)行定時(shí)變換。具有上述兩種數(shù)字輸出方式和兩種啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制方式的ADC芯片都不少,在實(shí)際使用芯片時(shí)要特別注意看清芯片說明。下面介紹兩種常用芯片的性能和使用方法。1.ADC0808/0809ADC0808和ADC0809除精度略有差別外(前者精度為8位、后者精度為7位),其余各方面完全相同。它們都是CMOS器件,不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分,而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯,因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)
5、分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。1)主要技術(shù)指標(biāo)和特性(1)分辨率:8位。(2)總的不可調(diào)誤差:ADC0808為±LSB,ADC0809為±1LSB。(3)轉(zhuǎn)換時(shí)間:取決于芯片時(shí)鐘頻率,如CLK=500kHz時(shí),TCONV=128μs。(4)單一電源:+5V。(5)模擬輸入電壓范圍:?jiǎn)螛O性0~5V;雙極性±5V,±10V(需外加一定電路)。(6)具有可控三態(tài)輸出緩存器。(7)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖),上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零,下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開始。(8)使用時(shí)不需進(jìn)行
6、零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0808/0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖11.19和圖11.20所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然,在此就不再贅述,下面僅對(duì)各引腳定義分述如下:圖11.19ADC0808/0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1)IN0~I(xiàn)N7——8路模擬輸入,通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選通一路。(2)D7~D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端,為三態(tài)可控輸出,故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位,D0為最低位。(3)ADDA、ADDB
7、、ADDC——模擬通道選擇地址信號(hào),ADDA為低位,ADDC為高位。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表11.3所示。(4)VR(+)、VR(-)——正、負(fù)參考電壓輸入端,用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時(shí),VR(+)=5V,VR(-)=0V;雙極性輸入時(shí),VR(+)、VR(-)分別接正、負(fù)極性的參考電壓。圖11.20ADC0808/0809外部引腳圖表11.3地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系地址選中通道ADDCADDBADDA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5
8、IN6IN7(5)ALE——地址鎖存允許信號(hào),高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí),A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存,譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí),該信號(hào)常和START信號(hào)連在一起,以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。(6)START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào),正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零,下降沿開始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖