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ADC0809 芯片芯片1. ADC 0808/0809 ADC 0808 和 ADC 0809 除精度略有差别外(前者精度为 8 位、后者精度为 7 位),其余 各方面完全相同。它们都是 CMOS 器件,不仅包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分, 而且还提供一个 8 通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑,因而有理由把它作为简单的“数 据采集系统” 。利用它可直接输入 8 个单端的模拟信号分时进行 A/D 转换,在多点巡回检 测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。 1) 主要技术指标和特性 (1)分辨率: 8 位。(2)总的不可调误差: ADC0808 为21LSB,ADC 0809 为1LSB。 (3)转换时间: 取决于芯片时钟频率,如 CLK=500kHz 时,TCONV=128s。 (4)单一电源: +5V。 (5)模拟输入电压范围: 单极性 05V;双极性5V,10V(需外加一定电路)。 (6)具有可控三态输出缓存器。 (7)启动转换控制为脉冲式(正脉冲),上升沿使所有内部寄存器清零,下降沿使 A/D 转换开始。 (8)使用时不需进行零点和满刻度调节。 2) 内部结构和外部引脚 ADC0808/0809 的内部结构和外部引脚分别如图 11.19 和图 11.20 所示。内部各部分的 作用和工作原理在内部结构图中已一目了然,在此就不再赘述,下面仅对各引脚定义分述 如下: 图 11.19 ADC0808/0809 内部结构框图(1)IN0IN78 路模拟输入,通过 3 根地址译码线 ADDA、ADDB、ADDC来选通 一路。 (2)D7D0A/D 转换后的数据输出端,为三态可控输出,故可直接和微处理器 数据线连接。8 位排列顺序是 D7为最高位,D0为最低位。 (3)ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号,ADDA为低位,ADDC为高 位。地址信号与选中通道对应关系如表 11.3 所示。 (4)VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端,用于提供片内 DAC 电阻网络的基准 电压。在单极性输入时,VR(+)=5V,VR(-)=0V;双极性输入时,VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。图 11.20 ADC0808/0809 外部引脚图表表 11.3 地址信号与选中通道的关系地址信号与选中通道的关系地 址ADDCADDBADDA选中通道000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7(5)ALE地址锁存允许信号,高电平有效。当此信号有效时,A、B、C 三位地 址信号被锁存,译码选通对应模拟通道。在使用时,该信号常和 START 信号连在一 起,以便同时锁存通道地址和启动 A/D 转换。 (6)STARTA/D 转换启动信号,正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次 逼近寄存器清零,下降沿开始 A/D 转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲,则原来 的转换进程被中止,重新从头开始转换。 (7)EOC转换结束信号,高电平有效。该信号在 A/D 转换过程中为低电平,其 余时间为高电平。该信号可作为被 CPU 查询的状态信号,也可作为对 CPU 的中断请求信 号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下,EOC 也可作为启动信号反馈接到 START 端,但在刚加电时需由外电路第一次启动。 (8)OE输出允许信号,高电平有效。当微处理器送出该信号时,ADC0808/0809 的输出三态门被打开,使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下,该信号往往 是 CPU 发出的中断请求响应信号。 3) 工作时序与使用说明 ADC 0808/0809 的工作时序如图 11.21 所示。当通道选择地址有效时,ALE 信号一出 现,地址便马上被锁存,这时转换启动信号紧随 ALE 之后(或与 ALE 同时)出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器 SAR 复位,在该上升沿之后的 2s 加 8 个时钟周期内(不定), EOC 信号将变低电平,以指示转换操作正在进行中,直到转换完成后 EOC 再变高电平。 微处理器收到变为高电平的 EOC 信号后,便立即送出 OE 信号,打开三态门,读取转换结 果。图 11.21 ADC 0808/0809 工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然,不能在转换过程中进 行),然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为 ADC0808/0809 的时间特性允 许这样做)。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时,输入通 道的选择可有两种方法,一种是通过地址总线选择,一种是通过数据总线选择。 如用 EOC 信号去产生中断请求,要特别注意 EOC 的变低相对于启动信号有 2s+8 个时钟 周期的延迟,要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此,最好利用 EOC 上升沿产生中断 请求,而不是靠高电平产生中断请求。 2. AD574A AD574A 是美国 AD 公司的产品,是目前国际市场上较先进的、价格低廉、应用较广 的混合集成 12 位逐次逼近式 ADC 芯片。它分 6 个等级,即 AD574AJ、AK、AL、AS、AT、AU,前三种使用温度范围为 0+70,后三种为- 55+125。它们除线性度及其他某些特性因等级不同而异外,主要性能指标和工作特点 是相同的。 1) 主要技术指标和特性(1)非线性误差: 1LSB 或21LSB(因等级不同而异)。 (2)电压输入范围: 单极性 0+10V,0+20V,双极性5V,10V。 (3)转换时间: 35s。 (4)供电电源: +5V,15V。 (5)启动转换方式: 由多个信号联合控制,属脉冲式。 (6)输出方式: 具有多路方式的可控三态输出缓存器。 (7)无需外加时钟。 (8)片内有基准电压源。可外加 VR,也可通过将 VO(R)与 Vi(R)相连而自己提供 VR。内部提供的 VR 为(10.000.1)V(max),可供外部使用,其最大输出电流为 1.5mA; (9)可进行 12 位或 8 位转换。12 位输出可一次完成,也可两次完成(先高 8 位,后 低 4 位)。2) 内部结构与引脚功能 AD574A 的内部结构与外部引脚如图 11.22 所示。从图可见,它由两片大规模集成电 路混合而成: 一片为以 D/A 转换器 AD565 和 10V 基准源为主的模拟片,一片为集成了逐 次逼近寄存器 SAR 和转换控制电路、时钟电路、三态输出缓冲器电路和高分辨率比较器的 数字片,其中 12 位三态输出缓冲器分成独立的 A、B、C 三段,每段 4 位,目的是便于与 各种字长微处理器的数据总线直接相连。AD574A 为 28 引脚双列直插式封装,各引脚信号 的功能定义分述如下: 图 11.22 AD574A 的结构框图与引脚(1)12/8输出数据方式选择。当接高电平时,输出数据是 12 位字长;当接低电 平时,是将转换输出的数变成两个 8 位字输出。 (2)A0转换数据长度选择。当 A0为低电平时,进行 12 位转换;A0为高电平时, 则为 8 位长度的转换。(3)CS片选信号。(4)R/C读或转换选择。当为高电平时,可将转换后数据读出;当为低电平时, 启动转换。 (5)CE芯片允许信号,用来控制转换与读操作。只有当它为高电平时,并且CS=0 时,R/信号的控制才起作用。CE 和CS、R/C、12/8、A0信号配合进行转换和读 操作的控制真值表如表 11.4 所示。 (6)VCC正电源,电压范围为 0+16.5V。 (7)Vo(R)+10V 参考电压输出端,具有 1.5mA 的带负载能力。表表 11.4 AD574A 的转换和读操作控制真值表的转换和读操作控制真值表CE CSCR/12 /8A0操作内容0111000001无操作无操作启动一次 12 位转换启动一次 8 位转换111000111+5VDGNDDGND01并行读出 12 位读出高 8 位(A 段和 B 段)读出 C 段低 4 位,并自动后跟 4 个0(8)AGND模拟地。 (9)GND数字地。 (10)Vi(R)参考电压输入端。 (11)VEE负电源,可选加-11.4V-16.5V 之间的电压。 (12)BIP OFF双极性偏移端,用于极性控制。单极性输入时接模拟地(AGND), 双极性输入时接 Vo(R)端。 (13)Vi(10)单极性 010V 范围输入端,双极性5V 范围输入端。 (14)Vi(20)单极性 020V 范围输入端,双极性10V 范围输入端。 (15)STS转换状态输出端,只在转换进行过程中呈现高电平,转换一结束立即 返回到低电平。可用查询方式检测此端电平变化,来判断转换是否结束,也可利用它的负 跳变沿来触发一个触发器产生 IRQ 信号,在中断服务程序中读取转换后的有效数据。 从转换被启动并使 STS 变高电平一直到转换周期完成这一段时间内,AD574A 对再来 的启动信号不予理睬,转换进行期间也不能从输出数据缓冲器读取数据。 3) 工作时序 AD574A 的工作时序如图 11.23 所示。对其启动转换和转换结束后读数据两个过程分 别说明如下: 图 11.23 AD574A 的工作时序(1)启动转换在CS=0 和 CE=1 时,才能启动转换。由于是CS=0 和 CE=1 相与后,才能启动 A/D 转换,因此实际上这两者中哪一个信号后出现,就认为是该信号启动了转换。无论用哪一 个启动转换,都应使 R/C 信号超前其 200ns 时间变低电平。从图 11.23 可看出,是由 CE 启 动转换的,当 R/为低电平时,启动后才是转换,否则将成为读数据操作。在转换期间 STS为高电平,转换完成时变低电平。 (2)读转换数据在CS=0 和 CE=1 且CR/为高电平时,才能读数据,由 12/8决定是 12 位并行读出,还是两次读出。如图 11.23 所示,CS或 CE 信号均可用作允许输出信号,看哪一个后出现,图中为 CE 信号后出现。规定 A0 要超前于读信号至少 150ns,CR/信号超前于 CE 信号最 小可到零。 从表 11.4 和图 11.23 可看出,AD574A 还能以一种单独控制(stand-alone)方式工作: CE 和 12/8固定接高电平,CS和 A0固定接地,只用CR/来控制转换和读数,CR/=0时启动 12 位转换,CR/=1 时并行读出 12 位数。具体实现办法可有两种: 正脉冲控制和负脉冲控制。当使用 350ns 以上的CR/正脉冲控制时,有脉冲期间开启三态缓冲器读数,脉冲后沿(下降沿)启动转换。当使用 400ns 以上的CR/负脉冲控制时,则前沿启动转换, 脉冲结束后读数。 4) 使用方法 AD574A 有单极性和双极性两种模拟输入方式。 (1)单极性输入的接线和校准 单极性输入的接线如图 11.24(a)所示。AD574A 在单极性方式下,有两种额定的模拟输 入范围: 0+10V 的输入接在 Vi(10)和 AGND 间,0+20V 输入接在 Vi(20)和 AGND 间。 R1用于偏移调整(如不需进行调整可把 BIP OFF 直接接 AGND,省去外加的调整电路),R2 用于满量程调整(如不需调整,R2可用一个 501%的金属膜固定电阻代替)。为使量化误差为21LSB,AD574A 的额定偏移规定为21LSB。因此在作偏移调整时,使输入电压为21LSB(满量程电压为+10V 时是 1.22mV),调 R1,使数字输出为 000000000000 到000000000001 的跳变。在做满量程调整时,是通过施加一个低于满量程值 121LSB 的模拟 信号进行的,这时调 R2以得到从 111111111110 到 111111111111 的跳变点
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