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2阶Δ-∑调节器ADS1202的原理和应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:ADS1202是美国德州仪器公司(TI)生产的1-Bit10MHz2阶Δ-∑精密信号调节器芯片。文中详细介绍了ADS1202的技术特点、内部结构、工作原理和实际应用方法,同时提高了在设计电路时使用ADS1202需要特别注意的技术问题。
  关键词:Δ-∑精密调节器A/D变换测量ADS1202
  
  1概述
  
  ADS1202是一种高精度、80dB动态范围的Δ-∑调节器,其工作电源为+5V。该芯片的差分输入端可直接与传感器或低电平信号相连,并具有合适的数字滤波器和调制速率,可以完成16-bit模数变换(A/D),而且不会遗漏代码。在调节速率为10MHz、数字滤波器带宽为10kHz情况下,该器件可保持12bit的有效分辨率。ADS1202适合用于中等分辨率的测量,其应用领域包括:电机电枢电流测量、通用电流测量、精密转换测量、工业过程控制、重量测量、印刷和便携仪器、压力传感器测量等。
  
  2主要特性及内部结构
  
  ADS1202是单通道、2阶、CMOS模拟调节器,主要特性如下:
  
  *具有16bit分辨率;
  
  *具有13bit线性度;
  
  *具有分辨率/速度交替切换功能:10bit有效分辨率时具有20μs的信号延迟;12bit有效分辨率时具有77μs的信号延迟;
  
  *使用5V单电源是的输入范围为±250mV;
  
  *增益误差为2%;
  
  *具有四种不同方式的串行接口;
  
  *可由分解相位或曼彻斯特译码实现成对的二进制译码,适用于一线接口连接。
  
  ADS1202采用8脚TSSOP封装,其外形和管脚排列图1所示,各管脚的功能如表1所列,由于ESD可能造成器件损坏,故在使用时要采取适当的防范措施。
  
  表1管脚功能
  
  管脚号管脚名管脚功能1MO方式输入2VIN+同相模拟输入端3VIN-反相模拟输入端4M1方式输入5GND电源地6MDAT调制器数据输出端7MCLK调制器时钟输入或输出8VDD电源、+5V
  ADS1202的内部电路结构如图2所示,从图中可以看出:该芯片由2阶Δ-∑调节器、20MHz的RC振荡器、接口电路、2.5基准电压源以及一个缓冲器组成。应用时,芯片的工作电压不允许超过6V,数字输入电压范围:GND-0.3V~VDD+0.3V,模拟输入电压范围:GND-0.4V~VDD+0.3V,芯片的功耗为0.25W。
  
  3工作原理
  
  ADS1202用一个用关电容电路来完成差分模拟输入,这个开关电容可实现2阶调节过程,它可将输入信号数字经为一个1-bit数字流。取样时钟信号(MCLK)提供开关电流网络,而调帛时钟信号用于A/D变换过程,也作为输出的数据帧时钟,时钟源可位于芯片内部也可位于芯片外部。时钟的差频允许随着解决方案和信号带宽变化。模拟输入信号被调节器连续取样并与内部基准电压进行比较。数字流出现在变换器的输出端,它精确地表示了模拟输入电压随时间的变化情况。
  
  3.1模拟输入
  
  ADS1202的模拟输入完成基于微分调节器结构。这个输入级可实现低系

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