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ADS8364的原理及应用

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-43-

󰀁新特器件应用

ADS8364的原理及应用

西安电子科技大学刘书明聂丽斌

西安创兴电子科技公司余爱民

ThePrincipleandApplicationOfADS8364

LiuShumingNieLibinYuAimin

摘要:ADS8364是一种六通道16位并行输出同步采样250kHz模数转换器。它带有片选(CS)、输入时钟(CLK)、并行数据输出([0:15])以及灵活的控制信号。因而可以直接与MSP430x1xx系列微控制

器进行连接。文中给出了ADS8364和MSP430F149的连接电路。

关键词:ADS8364;MSP430;微控制器

分类号:TN79+2文献标识码:B文章编号:1006-6977(2002)10-0043-03

图1ADS8364的引脚排列ADS8364是一种高速、低功耗、十六位模数转换

器,主要应用于电机控制和多轴定位系统等方面。

其共模抑制在50kHz时为80dB,因此,特别适用于噪声比较大的环境。MSP430F149是一种超低功耗微

控制器,这种16位CPU采用RISC结构并带有常数

发生器,其数控晶振可使系统在6󰀁s之内从低功耗

模式唤醒。同时,由于其内置16位定时器和高速12位A/D转换器以及USART等配置。因此,该控制器

还可适用于其它的传感器系统、工业控制应用、数字

电机控制及手提仪器等方面的应用。

1ADS8364特性及工作原理

ADS8364是高速、低功耗,六通道同步采样16

位模数转换器。图1所示是ADS8364模数转换器的引脚排列图。ADS8364采用+5V工作电压,并带有

80dB共模抑制的全差分输入通道以及六个4󰀁s连

续近似的模数转换器、六个差分采样放大器。另外,

在REFIN和REFOUT引脚内部还带有+2.5V参考电压以及高速并行接口。ADS8364的六个模拟输入分

为三组(A,B和C),每个输入端都有一个ADCs保持

信号以用来保证几个通道能同时进行采样和转换。ADS8364的差分输入可在-VREF到+VREF之间变

化。

ADS8364模数转换器中的六个16位ADCs可以

成对的同步工作。三个保持信号(HOLDA,HOLDB,HOLDC)可以启动指定通道的转换。当三个保持信号

同时被选通时,其转换结果将保存在六个寄存器

中。对于每一个读操作,ADS8364均输出十六位数据,地址/模式信号(A0,A1,A2)可以选择如何从

ADS8364读取数据,也可以选择单通道、单周期或

FIFO模式。在ADS8364的HOLDX保持至少20ns的低电平时,转换开始。这个低电平可使各个通道的

采样保持放大器同时处于保持状态从而使每个通道

同时开始转换。当转换结果被存入输出寄存器后,

引脚EOC的输出将保持半个时钟周期的低电平。另外,通过置RD和CS为低电平可使数据读出到并行

输出总线。

ADS8364中的取样/保持模块是以最大吞吐率

(250kHz)工作的,它的输入带宽大于ADC的奈奎斯特频率。而典型的小信号带宽是300MHz。孔径延迟ADS8364的原理及应用-44-󰀁国外电子元器件󰀁2002年第10期2002年10月

时间(转换器从取样模式切换到保持模式花费的时

间)为5ns,每次的平均增量是50ps。这些特性反映了ADS8364接收输入信号的能力。

在正常操作时,REFOUT与REFIN连接可以为

ADS8364提供+2.5V的参考电压。条件是输入不

超过AVDD+0.3V。此外,ADS8364的参考是双缓冲的,使用内部参考时,缓冲器介于参考电压和负载

之间。而使用外部参考时,缓冲器则在参考电压和

CDACs之间起隔离作用。而且缓冲器也可以在转换期间对CDACs的所有电容重新充电。ADS8364也

可以使用1.5V到2.6V的外部参考电压。

ADS8364本身的噪声很小,但是为了得到更好

的性能,输入信号的噪声峰值必须小于50󰀁V。ADS8364的模拟输入可以是双极或全差分的,

有两种方法可驱动ADS8364的输入,即单端和差

分。单端输入时,-IN端输入的是共模电压(CV),

而+IN的输入则围绕共模电压摆动,峰-峰值为CV+VREF和CV-VREF,VREF的大小决定了共模电

压的变化。当输入是差分方式时,输入幅值在-IN

和+IN之间变化。每个输入端的幅值分别是CV+1/2VREF和CV-1/2VREF,差分输入电压的峰-峰

值为+VREF和-VREF,所以VREF也决定了输入电

压的范围。应当注意的是:驱动输入端的电源输出

阻抗应当匹配。通常,可在正、负极之间接一个小电容(20pF)来匹配它们的阻抗。否则,将导致失调误

差。其输入电流取决于取样率和输入电压。另外,输

入电压的范围也应保持在AGND-0.3V和AVDD+0.3V之间。

当ADS8364采用5MHz的外部时钟来控制转

换时,它的取样率是250kHz,同时对应于4󰀁s的最

大吞吐率,这样,采样和转换共需花费20个时钟周期。另外,当外部时钟采用5MHz时,ADS8364的转

换时间是3.2󰀁s,对应的采集时间是0.8󰀁s。因此,为

了得到最大的输出数据率,读取数据可以在下一个转换期间进行。

2ADS8364与MSP430F149的连接

2.1ADS8364的接口ADS8364采用+5V模拟电源(AVdd)和数字

电源(DVdd),而其内部的缓冲器采用与MSP430

相同的+3.3V电压。缓冲器电压(BVdd)允许直接

连接到3V或5V电压系统。因为MSP430是低电源供电器件,因此,要使用该元件,ADS8364的

BVDD必须设置成3.3V。ADS8364的最大时钟频率可达5MHz,采样/

转换可在20个转换时钟周期内完成。ADS8364的

六个通道可以同时进行采样/转换。吞吐率最大可达

250ksps。在这个应用中,ADS8364采用的是4MHz时钟。每个通道的吞吐率最大可达200ksps。将ADS

的地址线A[2:0]接到固定电平上,MSP430将释放

通道选择的任务。在这个例子中,A0接到数字地,A2和A1接到Vcc上可迫使ADS8364进入周期模

式。在这个模式中,转换器可自动对六个通道进行

采样,并可将数据按从A0到C1的顺序传送到输出

端。将ADS8364的BYTE引脚接到Vcc上,可以

使能字节模式。在这个模式中,要从ADC中正确地

读取数据,需要对每个通道进行两次连续的读操

作。第一次读取的是转换数据的高位字节,第二次读取的是低位字节。假如通道信息要作为数据输出

的一部分,那么,应将ADS8364的ADD引脚也接

到Vcc。读取数据时,需要对ADS8364的每个通道进行三次读操作。第一次读取通道和数据信息,后

两次分别读取高位和低位数据。表1列出了

ADS8364与MSP430x1xx系列连接所需的最少引

脚。图2是它们的接口连接图。2.2ADC的初始化操作

触发ADS8364的复位引脚(RST)可以确保读

指针指向第一个数据位置。作为MSP430初始化的一部分,ADS8364的引脚RST分配给P1.3,P1.3-45-

最初是高电平,当系统时钟稳定后,被触发为低电

平,从而确保了从ADC输出的数据对应于通道

A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。HOLDX是有源低电平取样触发器。当三条HOLD线均为低电平时,六个模拟输入同时被采

样,并在下一个时钟的上升沿转换过程开始,然后在

20个时钟周期后转换过程结束。当转换结束后,引

脚保持1/2时钟周期的低电平。对于每一个转换通道,EOC均是低电平信号。

ADS8364可为MSP430提供三个脉冲。每个脉冲信号表明一个转换的结束。当ADC的这三个引脚同时置低时,三个通道被认为有效并同时进行转换。另外,EOC引脚也可被连接到MSP430的一个中断引脚,以触发一个读周期。2.3MSP430的设置图3所示是MSP430F149的引脚排列图。使用时,将外部8MHz信号接到MSP430的XT2输入端,因此,选择XT2输入就选择了时钟源MCLK和SMCLK。通过设置DIVS位可以给SMCLK提供4MHz的时钟频率,而MCLK则仍保持8MHz的时钟频率。通过向MSP430的寄存器P1DIR中写入0x1D可以把PORT1的0,2,3,4引脚设置成输出格式。当P1.4被设置成输出以后,通过向寄存器P1SEL写入0x10即可设定SMCLK,它可以为ADS8364提供转换时钟。把P1.1设置成中断输入只须清除寄存器P1IFG和P1IES的bit2,同时向寄存器P1IE

写入0x02就可以了。该操作同时清除了中断

标志、使能下降沿检测和使能外部中断,这三个

命令只有在全局中断命令之后才能使用。ADS8364的片选CS是一个有源低电平输

入信号。当CS为高时,并行输出引脚处于高阻

态。当CS为低时,并行数据线反映了输出缓冲器的当前状态。为了正确地从ADS8364的并行数据

总线上读取数据,ADS8364必须被片选CS选中后才能进行读操作。为了使有源控制线减到最少,CS

引脚应该接地。假如片选信号CS有效,MSP430的

任意一个GPIO均有效。

ADS8364的读(RD)信号端也是有源低电平信号。当CS为低时,在读信号(RD)的下降沿,

ADS8364中寄存器的内容将被更新。这意味着在每

个读序列之前,RD信号必须被触发,这样才能更新输出缓冲器。通过MSP430的中断子程序将

ADS8364的RD引脚置低(通过P1.2)可以保存

P2.0~P2.7的数据,之后可再将RD引脚置高。

参考文献1.ADS8364DataSheetU.S.ATexasInstrumentsJUNE20022.MSP430x14xMixedSignalMicrocontrollerFEBRUARY20013.MSP430x1xxFamilyUser'sGuideNOVEMBER2001编者注:

若需ADS8364和MSP430F149芯片和资料,请

联系:029-8377000收稿日期:2002-09-09

咨询编号:021017图2系统接口示意图

图3MSP430F149的引脚排列ADS8364的原理及应用

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AD转换器ADS8320的原理与应用

AD转换器ADS8320的原理与应用

A/D转换器ADS8320的原理与应用

在便携式仪器设备中，往往要求其数据采集系统不仅具有速度快、精度高的特点，而且还要求其具有供电电压低、体积小以及功耗小等特性。ADS8320是

Burr-Brown公司生产的逐次逼近式串行16位微功耗CMOS型高速A/D转换器，它的线性度为±0.05%，工作电源在2.7V～5.25V范围内，采样频率最高可达100kHz；在2.7V供电和100kHz采样速率下，其功耗仅为1.8mW，而在10kHz低速采样时的功耗仅为0.3mW；在非转换状态时可处于关闭模式，此时功耗可低至100μW；ADS8320具有同步串行SPI/SSI接口，因而占用微处理器的端口较少；其差动输入信号范围为500mV～VCC(工作电源)；采用8引脚MSOP小体积封装。以上特点使ADS8320非常适用于便携式电池供电系统中。

1 内部结构及引脚排列

ADS8320的内部结构如图1所示，它由采样/保持放大器、D/A转换器、比较器、移位寄存器、控制逻辑电路、串行接口电路等组成。其管脚排列如图2所示。各引脚的功能如下：

●VREF为外接参考电压输入端；

●+IN、-IN为外接差动模拟信号输入端；

●+Vcc、GND为供电电源接入端；

●CS/SHDN为片选/关断控制端；

●DCLOCK为时钟输入端；

●DOUT为A/D转换的数字结果串行输出端。

2 工作时序

ADS8320与微处理器或其它数字系统采用同步3线串行接口进行通信，其工作时序如图3所示。

当CS/SHDN 端从高电平变为低电平（下降沿）时，芯片的整个转换和数据传输过程被初始化，DCLOCK端的最初4.5～5个时钟脉冲用于对输入模拟信号的采样，此时 DOUT端处于高阻态；在随后的DCLOCK下降沿，DOUT端将输出一个可持续一个脉冲周期的低电平信号，以作为将要输出A/D转换结果的标志；紧接着在16个DCLOCK的控制下，从最高位（MSB）到最低位（LSB）依次由DOUT输出16位转换结果。

高精度模数转换器ADS1250的原理与应用

高精度模数转换器ADS1250的原理与应用

一１８一　《国外电子元器＠）２００２年第９期　２００２年９月　

●应用与设计　高精度模数转换器ＡＤＳ　１　２５０的原理与应用　

中国地震局地壳应力研究所　周振安　

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ——ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＡＤＣ　ＡＤＳ　１２５０　

Ｚｈｏｕ　Ｚｈｅｎａｎ　

摘要：ＡＤＳ１２５０是美国ＢＢ公司生产的高精度、宽动态范围的２０位△一∑结构的模数转换器，它的数　据输出率可随系统时钟的变化而改变。文中介绍了ＡＤＳ１２５０的主要特点、功能及工作原理，给出了　ＡＤＳ１２５０与单片机的接口电路。　

关键词：模数转换；　串行输出接口；　并行接口；　ＡＤＳ１２５０　分类号：ＴＮ７９　２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—６９７７（２００２）０９—００１８—０３　

１　简介　

ＡＤＳ１２５０是美国ＢＢ公司生产的高精度、宽动态　

范围的２０位△一∑结构的模数转换器，它有１６个引　脚。可广泛用于医疗、地质、环境监测等高精度测量　

系统。ＡＤＳ１２５０的主要特点如下：　●具有２０位不丢码；　

●在２５ｋ数据转换率时，其分辨率仍可达到１８　位；　

●噪声低，ＰＧＡ＝１时为２．８ｐｐｍ；　

●采用差分输入；　●模拟输入增益可在１、２，４、８中进行程控；　

●可使用外部参考电压；　●采用单一＋５Ｖ电源供电；　●数据输出率可随系统时钟的改变而改变。　

２　电路结构及引脚说明　

ＡＤＳ１２５０模数转换器的内部结构及其引脚如图　

１所示。各引脚定义如下：　１脚（＋Ｖ　）：模拟信号输入正端；　

２脚（一Ｖ　）：模拟信号输入负端；　

Ｇ　０　Ｇ１　ＶＲＥＦ　ＣＬＫ　ＳＣＬＫ　ＤＲＤＹ　Ｄ０ｔｆＴ　＋Ｖｓ　

＋ＶＤ　ＮＤ　３脚（ＡＧｅＤ）：模拟地；　

４脚（＋Ｖｓ）：一５Ｖ模拟电源；　５脚（Ｖ胚　）：参考电压输入；　６脚（ＤＳＹＮＣ）：数据同步输入端。用于多片　

ＡＤＳ１２５０芯片系统的同步信号；　７脚（＋ＶＤ）：＋５Ｖ数字电源；　

多通道模数转换芯片ADS7956的原理及应用

多通道模数转换芯片ADS7956的原理及应用

龙源期刊网

多通道模数转换芯片ADS7956的原理及应用

作者：王晓君 曹光耀 王星

来源：《电脑知识与技术》2018年第34期 龙源期刊网

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摘要：ADS7956是美国TI公司推出的一款多通道高精度的A/D转换芯片，它采用的是电压输入、逻辑控制、SPI数据串行输出，并具有多通道采集，分辨率高，功耗低，速度快，性能也十分稳定等特点。首先简要介绍了该芯片ADS7956的性能特点和结构，然后重点分析了串口逻辑时序，讨论了可以设定的三种工作模式，最后给出了该芯片一般的电路应用和部分编程代码，希望在今后的开发应用中，可以对相关的专业人士有一定的指导作用。

关键词：模数转换;多通道;ADS7956;SPI串行输出

中图分类号：TN79+2; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; 文章编号：1009-3044（2018）34-0227-03

高性能多通道的模数转换芯片被广泛应用于通信、计算机和医疗设备等领域，对国民经济、国防建设以及科学研究具有重要意义。一些特定设备需要同时采集多路信号，并且对信号处理的实时性要求非常高，于是分辨率高、通道数多、可靠性能高、低功耗、响应快的AD芯片越来越受到关注和应用。

1 性能特点

ADS79XX是TI（德州仪器）公司制造的多通道高精度的A/D转换芯片系列。而ADS7956是其中一款单5V供电，12通道的A/D转换芯片，是通道数最多的一种。它采用了成熟的CMOS制作工艺，电容性的再区分设计方法，在模拟输入端有一个电容阵列，使得这种SAR模数转换器时间延迟较短，可以满足DSP，MCU，FPGA等系统的快速性要求，具有龙源期刊网

很好的实时性。ADS7956拥有10bit的采样分辨率;47MHz的输入带宽和20MHZ的串行通信速率;最低有效位稳定至1LSB;输入电压信号的最大值取决于外部参考电压REFP，可以选择外接一个电压源，它的范围为2.7～5.25V;持续工作时典型功耗为14.5mW;具有超宽的工作温度范围：-40～+125°C。此芯片还拥有手动、自动1和自动2这三种工作模式，每种模式都要通过程序控制寄存器进行设置，来选择通道采集的工作方法。

ADS_B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用

ADS_B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂 󰀁󰀁中国民

航飞

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是一种基于󰀁󰀂󰀁

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用

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提高了飞

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监控的

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但只

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如󰀁󰀂󰀁一󰀁

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未来广

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多址󰀁

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中图

分类号󰀁

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技术

原理

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的工作原理简单地讲,

首先机载设备

收到󰀁󰀂

信号,

进行实时定位,

然后把飞

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秒钟的时间间隔向外广播,