輸入帶寬 - 12位串行A/D轉(zhuǎn)換器的原理及應用開發(fā)

3.2輸入帶寬

　　ADC的輸入采樣電路具有15MHz的小信號帶寬，使其能夠數(shù)字化高速瞬變信號，以及通過使用欠采樣技術(shù)測量帶寬超過ADC采樣速率的周期信號。為了避免高頻干擾信號進入有用的頻段，建議采用抗混疊濾波器。

　　3.3上電初始化與啟動轉(zhuǎn)換

　　在初始上電后，MAX1224/MAX1225要求1個完整的轉(zhuǎn)換周期，以初始化內(nèi)部校準電路。完成初始化轉(zhuǎn)換之后，準備好正常工作。僅在硬件上電后，需要進行初始化，而在退出局部關(guān)斷模式或者完全關(guān)斷模式之后并不需要。CNVST拉低將啟動1次轉(zhuǎn)換。在CNVST信號的下降沿，采樣/保持器進入其保持模式，啟動轉(zhuǎn)換過程。SCLK提供轉(zhuǎn)換時鐘，數(shù)據(jù)隨后從DOUT串行移出。

　　3.4時序與控制

　　啟動轉(zhuǎn)換和讀數(shù)據(jù)操作由CNVST和SCLK端的數(shù)字輸入信號控制。圖3示出時序關(guān)系，描述串行接口的工作方式。

　　CNVST的下降沿啟動1次轉(zhuǎn)換時序：采樣，保持器保持輸入電平，ADC開始轉(zhuǎn)換，DOUT從高阻態(tài)變?yōu)檫壿嫷碗娖健CLK用于驅(qū)動轉(zhuǎn)換進程，并串行輸出每個轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)位。

　　在第4個SCLK上升沿之后，SCLK開始移出數(shù)據(jù)。在每個SCLK上升沿的tDOUT之后，DOUT輸出才有效，并且在下1個上升沿之后，還將保持4ns(tp-HOLD)的有效時間。第4個時鐘上升沿在DOUT引腳輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB位，并且MSB在第5個上升沿之后保持4ns的有效時間。由于共有12個數(shù)據(jù)位和3個引導零位，所以至少需要16個時鐘上升沿移出所有位。為了連續(xù)工作，需要在第14個和第16個SCLK上升沿之間將CNVST拉高。如果CNVST信號在第16個SCLK周期的下降沿保持低電平，DOUT端會在CNVST的上升沿或者下1個SCLK上升沿變?yōu)楦咦钁B(tài)。

　　3.5局部關(guān)斷模式和完全關(guān)斷模式

　　將MAX1224/MAX1225設置為局部關(guān)斷模式或者完全關(guān)斷模式，會顯著降低器件的功耗。局部關(guān)斷模式尤其適合于數(shù)據(jù)采樣次數(shù)少且要求快速喚醒的應用。完全關(guān)斷模式適合于數(shù)據(jù)采樣次數(shù)少和要求極低電源電流的應用。在局部，完全關(guān)斷模式下，應保持SCIK信號邏輯低電平或者邏輯高電平，以盡可能降低功耗。

　　4 典型應用電路

　　4.1 設計原理

　　在測控系統(tǒng)中經(jīng)常要用到A/D轉(zhuǎn)換器。當被檢測的模擬量是溫度和壓力等低速采樣而需要控制的引腳又比較多時，采用并行ADC并不是最適合、最經(jīng)濟的方案。由于單片機往往要控制比較多的I/O口，因此使用并行ADC會限制系統(tǒng)I/O口功能的擴展，這時采用串行ADC比較適合。另外，由于是便攜式測量儀器，所以要求功耗較低;為了減少硬件設計，多路采集信號都經(jīng)過同一個ADC進行信號轉(zhuǎn)換。

　　根據(jù)以上要求，筆者在溫度顯示儀的設計中以AT89C51型單片機為核心，采用MAX1224型12位串行A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成采樣模塊進行電路設計。溫度顯示儀的主要功能是完成實時溫度循環(huán)顯示功能，它主要用于工業(yè)現(xiàn)場中的加熱爐及具有較高溫度的場合，它的測溫范圍是O℃～1200℃，誤差要求小于±5℃。所設計的溫度顯示儀要求具有4路溫度檢測通道，由熱電偶采集現(xiàn)場溫度，并由冷端補償電路進行補償，再由前置放大電路將檢測到的微小信號轉(zhuǎn)變?yōu)锳DC可轉(zhuǎn)換的信號。溫度顯示儀系統(tǒng)原理如圖4所示。