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具有温度补偿功能的多通道A/D转换芯片MAX1230

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:MAX1230是MAXIM公司推出的具有温度补偿功能的12位模数转换芯片,它采用+5V单电源供电,具有16个输入通道,功耗低,工作方式灵活多样。文章介绍了它的主要特点、内部结构及工作过程,并结合MAX1230在数据采集系统中的应用给出了典型设计电路。
  
  关键词:MAX1230;A/D转换;采样保持;串行输出;温度补偿
  
  1 MAX1230的主要特点
  
  对于在野外工作的数据采集系统来说,由于环境的影响和条件的限制,往往需要系统具有比较低的功率消耗,同时应带有温度补偿等功能,因此,笔者在继电保护装置的数据采集系统设计中采用MAX1230来完成A/D转换功能。MAX1230是MAX-IM公司2003年推出的一种低功耗、可进行温度补偿并带有采样保持功能的多通道12位串行模数转换器。它内置基准电压源、时钟电路和温度传感器,具有16个模拟输入通道,可实现输入通道扫描、输出数据平均和自动关断功能,此外,该芯片还具有一个高速的串行接口。与其它的模数转换器相比,MAX1230具有较多的功能,且工作方式灵活多样,可应用于系统监视、数据采集、病人监护、工业控制和仪器制造等多种领域。
  
  MAX1230的主要特点如下:
  
  ●所有输入通道均可按单端或差分方式进行配置,单端方式下可配置为16个通道,差分方式下可配置为8个通道;
  
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  ●转换速率可达300kSPS,此时的功耗仅为1.8mW;
  
  ●在整个温度范围内不会丢码,精度为±1LSB INL和±1LSB DNL;
  
  ●采用单电源+5V供电,内部具有4.096V的基准电压和时钟电路,也可使用外部差分基准或外部时钟输入;
  
  ●具有10MHz可兼容SPI/QSPI/MICROWIRE的接口;
  
  ●工作温度范围为-40——+85℃,且内部带有精度为±1℃的温度传感器,同时可进行温度补偿。
  
  2 MAX1230的内部结构
  
  MAX1230的内部结构如图1所示,它由跟踪/保持放大器(T/H)、12位逐次逼近型ADC、控制逻辑、内部时钟、串行接口、先入先出寄存器(FIFO)、内部基准电压源和温度传感器等组成。
  
  3 MAX1230的引脚排列
  
  MAX1230有24脚QSOP和28脚QFN两种封装形式,其引脚排列如图2所示。各引脚的功能如下:
  
  AIN0——AIN15:模拟量输入;
  
  REF-:使用外部差分基准源时的负输入,与A14复用;
  
  CNVST:“转换开始”信号输入,低电平有效,与A15复用;
  
  REF+:基准电压源的正输入,该脚和地之间要加0.1μF的电容;
  
  GND:接地脚;
  
  VDD:电源输入,电压范围为4.75——5.25V,它和地之间应加0.1μF的电容;
  
  SCLK:串行时钟输入,用作采样和转换,使用外部时钟时,其频率范围为0.1MHz——4.8MHz,当其作为读写串行数据的时钟频率时,可达到10MHz,占空比范围为40%——60%;
  
  CS:片选端,低电平有效;
  
  DIN:串行数据输入,输入的串行数据在SCLK的上升沿被锁存。通过SCLK、CS、DIN三根信号线可组成与SPI/QSPI/MICROWIRE相兼容的串行输入接口;
  
  DOUT:串行数据输出,它与SCLK的下降沿同步。当CS为高电平时,DOUT为高阻态;
  
  EOC:“转换结束”标志输出,当它变为低电平时表明转换结束,输出数据有效。
  
  4 MAX1230的工作过程
  
  4.1 转换参数的配置
  
  MAX1230的工作方式由其内部的控制寄存器决定,这些寄存器主要有转换方式寄存器、工作方式寄存器、均值方式寄存器和复位寄存器等。工作时,首先要对这些寄存器进行正确配置,配置参数可通过MAX1230的串行口写入。在进行配置时,CS置为低电平,配置参数从DIN引脚输入,并在串行时钟SCLK的上升沿被锁存,此过程中,SCLK的频率不能高于10MHz.表1所列是这几个寄存器的参数定义。下面是对它们的具体说明。
  
  表1 MAX1230主要寄存器的参数定义
  
  寄存器名称 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 转换方式 1 CHSEL3 CHSEL2 CHSEL1 CHSEL0 SCAN1 SCAN0 TEMP 工作方式 0 1 CKSEL1 CKSEL0 REFSEL1 REFSEL0 DIFFSEL1 DIFFSEL0 均值方式 0 0 1 AVGON NAVG1 NAVG0 NSCAN1 NSCAN0 复位 0 0 0 1 RESET X X X
  
  (1)在转换方式寄存器中,BIT7为标志位,BIT6——BIT3用以选择输入通道,0000——1111分别对应着AIN0——AIN15的各个输入

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