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低功耗24位模数转换器AD7787

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  1 概述
  
  AD7787是ADI公司推出的适用于低频测量的低功耗、低噪声、双通道、24位Σ-Δ模数转换器。它利用片内时钟电路工作,因而无需用户提供时钟源。AD7787的数据输出速率可由软件设置,这一特性使其转换速率可在9.5Hz——120Hz之间变化。该芯片采用10脚MSOP封装,非常适合用需要高分辨率、低功耗的便携式仪器、温度测量、传感器测量、称重仪等。
  
  AD7787的主要特点如下:
  
  ●可在2.5V——5.25V电压范围内工作。正常模式下的最大工作电流为75μA,掉电模式下为1μA;
  
  ●9.5Hz转换速率下的RMS噪声为1.1μV;(范文先生网www.fwsir.com收集整理)
  
  ●22位有效分辨率时的峰峰值分辨率为19.5位;
  
  ●内部非线性度:3.5ppm;
  
  ●具有50Hz和60Hz同步抑制功能;
  
  ●具有内部时钟振荡器和VDD监控通道;
  
  ●内含轨至轨输入缓冲器;
  
  ●带有三线制串行接口,与SPI、QSPI、MICROWIRE及DSP兼容;
  
  ●工作温度范围为-40——+105℃。
  
  2 引脚排列及功能
  
  AD7787的引脚排列如图1所示。
  
  3 工作原理
  
  AD7787的内部结构功能框图如图2所示。它内部集成了一个Σ-Δ调制器、一个缓冲器和一个片内数字滤波器。数字滤波器的主要功能是提供正常模式抑制。在16.6Hz默认转换速率条件下,它能提供50Hz和60Hz的同步抑制。AD7787采用内部时钟电路工作,因而无需外接时钟源。时钟频率以2、4、8因子分频后应用于调制器和滤波器,从而可降低芯片的功耗。当采用5V单电源供电、缓冲器使能且时钟以最大速率工作时,AD7787的功耗电流最大仅为160μA.
  
  AD7787有5个片内寄存器:通信寄存器、状态寄存器、模式寄存器、滤波器寄存器和数据寄存器。所有对AD7787的设置和控制都是通过这些寄存器来实现的。
  
  AD7787具有三种工作模式,分别为:单转换模式、连续转换模式和连续模式。
  
  3.1 单转换模式
  
  单转换模式时的转换时序如图3所示。此模式下,AD7787在转换期间被置于关闭模式。通过将模式寄存器的MD1位置1、MD0位置0可实现单转换初始化。AD7787上电后首先执行单转换模式,然后返回到关闭模式。此转换需2个ADC时钟周期。转换完成后,DOUT/RDY变低。数据字从数据寄存器读出后,DOUT/RDY变高。而如果CS为低电平,则DOUT/RDY将保持高电平直到另一次转换被初始化并完成。实际上,如果有必要,即使DOUT/RDY已经变为高电平,仍可对数据寄存器进行几次读操作。
  
  3.2 连续转换模式
  
  图4所示是连续转换模式的时序。这是上电缺省模式。AD7787进行连续转换时,状态寄存器内的RDY引脚在每次转换结束后变低。如果CS为低,转换完成后DOUT/RDY线也将变低。用户可通过向通信寄存器进行写操作来说明下一个操作是读数据寄存器。一旦SCLK脉冲应用于ADC,数字转换就被置于DOUT/RDY引脚上。读转换时,DOUT/RDY将返回到高电平。若有需要,用户可再读取几次寄存器,但必须保证数据寄存器在下次转换完成前不被访问,否则新的转换字将会丢失。
  
  3.3 连续读模式
  
  连续读模式时的转换时序如图5所示。此模式下,当用户向通信寄存器写入001111XX后,只需为ADC提供合适的SCLK周期数,系统即可在转换完成后将24位字自动置于DOUT/RDY线。这比每次转换完成后向通信寄存器进行写操作才能访问数据更先进。
  
  实际上,当DOUT/RDY变低表示转换结束时,系统必须向ADC提供足够的SCLK周期,同时将数据转换置于DOUT/RDY线。而当转换结果被读出时,DOUT/RDY返回到高电平直到下一次转换开始。在此模式下,用户只能对数据进行读操作,且必须保证数据字在下一次转换结束前被读出。若用户没有在下一次转换结束前读出数据,或者AD7787没有足够的时间读出,则串行输出寄存器将在下一次转换结束时复位,并保存新的转换结果。通过在RDY引脚变低时间向通信寄存器写入001110XX指令可退出连续读模式。在连续读模式下,如果ADC监视器在DIN线上被激活,它
  
  将接收到退出连续读模式的命令。另外,若32个连续1出现在DIN线上,则ADC复位,而且DIN一直保持低电平,直到重新向芯片写指令。
  
  4 应用中需注意的问题
  
  4.1 模拟输入通道
  
  AD7787缓冲模式下的绝对输入电压范围限制在GND+100mV——VDD-100mV,因此必须小心设置共模电压以免超出限制而降低AD7787的线性度和噪声性能;非缓冲模式下的绝对输入电压范围为GND-100mV——VDD+30mV,此时不能监控对地的、小的真双极性信号。另外需要注意的是,由于非缓冲输入通道给驱动源提供了一个动态负载。因此,连接在输入管脚上的电阻/电容会引起直流

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