ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038是8位高速串行I/O A/D转换器、多路复用器选项、电压基准和跟踪/保持功能

元器件信息   2022-11-22 09:45   437   0  


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特征

串行数字数据链路需要很少的I/O引脚;模拟输入跟踪/保持功能;2、4或8通道输入多路复用器选项;地址逻辑;0V至5V模拟输入范围,带单个5V电源;无需进行零刻度或满刻度调整;TTL/CMOS输入/输出兼容;片上2.6V带隙基准;0.3“标准宽度8、14或20针浸渍封装;14-,20针小外形封装。

主要规格

分辨率:8位;转换时间(fC=1MHz):8微秒(最大值);功耗:20mW(最大);单电源:5VDC(±5%);总未调整误差:±1/2 LSB和±1LSB;无超温漏码。

应用

数字化汽车传感器;过程控制监控;噪声环境中的遥感;仪表;测试系统;嵌入式诊断。

一般说明

ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038是8位的具有串行I/O的逐次逼近A/D转换器可配置输入多路复用器,最多8个通道。这个串行I/O配置为符合NSC MICROWIRE8482;串行数据交换标准,便于与COPS™系列控制器,可轻松与标准移位寄存器或微处理器。

ADC08034和ADC08038提供了2.6V带隙基准源。对于提供保证过温参考电压性能的装置,见ADC08131,ADC08134和ADC08138。跟踪/保持功能允许模拟电压为正输入在实际A/D转换期间变化。模拟输入可以配置为在不同的单端、差分或伪微分模式。此外,输入电压范围可容纳小到1V的电压。

连接图

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功能描述

多路复用器寻址

这些转换器的设计利用内置采样和保持的比较器结构,提供了一个差分模拟输入,用一个连续逼近程序来转换。

实际转换的电压始终是指定的“+”输入端子和“-”输入端子之间的差值。每对输入端子的极性表示转换器期望的最正极的线路。如果指定的“+”输入电压小于“-”输入电压,则转换器将以全零输出代码响应。

一个独特的输入复用方案已被用来提供多个模拟通道与软件可配置单端,差分,或伪微分(这将转换电压之间的差异在任何模拟输入和公共终端)操作。在基于换能器的数据采集系统中所需的模拟信号调理显著地简化了这种类型的输入灵活性。现在,一个转换器包可以处理接地参考输入和真差分输入以及具有任意参考电压的信号。

在开始转换之前,在MUX寻址序列期间分配特定的输入配置。MUX地址选择模拟输入启用,以及此输入是单端还是差分。差分输入仅限于相邻信道对。例如,通道0和通道1可以选择为差分对,但通道0或1不能进行差分操作任何其他频道。除了选择差速器模式也可以选择极性。通道0可能是选择为正输入,通道1为负输入,反之亦然。这种可编程性最好的例子是下表所示的MUX寻址码各种产品选项。

MUX地址通过DI线转移到转换器中。因为ADC08031只包含一个差分输入具有固定极性分配的通道,它不需要正在寻址。ADC08038上的公共输入线(COM)可以是用作伪微分输入。在此模式下,电压此引脚上的任何其他输入都被视为“-”输入频道。此电压不必是模拟接地;它可以是所有输入。此特性在单电源应用中最有用,在这种应用中,模拟电路可能被偏置到除接地以外的电位,并且输出信号都是参考的这一潜力。

由于输入配置受软件控制,因此可以在每次转换之前根据需要进行修改。一个通道可以被视为一个转换的单端接地参考输入;然后它可以被重新配置为另一个转换的差分通道的一部分。图1说明了可以实现的输入灵活性。

每个通道的模拟输入电压可以从地面以下50mV到VCC以上50mV(通常为5V),而不会降低转换精度。

2.0数字接口

这些转换器的一个最重要的特点是它们与控制处理器的串行数据链路。使用串行通信格式提供了两个非常重要的系统改进;它允许许多功能包含在一个小软件包中,并且它可以通过将转换器定位在模拟传感器上来消除低电平模拟信号的传输;将高噪声免疫数字数据传输回主处理器。

要了解这些转换器的操作,最好参考时序图和功能框图,并遵循完整的转换顺序。为了清楚起见,为每个设备显示了单独的时序图。

1、通过将CS(芯片选择)线拉低来启动转换。在整个转换过程中,此行必须保持低位。转换器现在正在等待开始位及其MUX赋值字。

2、在时钟的每个上升沿上,(DI)行中的数据的状态被计时到MUX地址移位寄存器中。

起始位是此行出现的第一个逻辑“1”(忽略所有前导零)。在起始位之后,转换器期望接下来的2到4位是MUX赋值字。

3、当起始位移到起始位置时在MUX寄存器中,输入通道已被分配,转换即将开始。间隔1/2时钟周期(无事发生)是自动的插入以允许选定的MUX频道固定。此时,SARS线变高,表示正在进行转换,DI线被禁用(it不再接受数据)。

4、数据输出(DO)线现在脱离三态并为一个时钟周期提供前导零MUX沉淀时间。

5、在转换过程中,SAR比较器的输出指示模拟输入是否大于(高)或小于(低)额定电容器阵列内部产生的一系列连续电压(前5位)和一个电阻梯(最后3位)。每次比较之后比较器的输出被发送到CLK下降沿。此数据是转换的结果(首先是MSB),可以是处理器立即读取。

6、在8个时钟周期之后,转换完成。这个SARS线返回低位,表示1/2时钟周期。

7、逐次逼近寄存器中的存储数据加载到内部移位寄存器中。如果程序员希望数据能以LSB-first格式提供[这利用了换档启用(SE)控制线]。打开ADC08038 SE线引出,如果保持在高位LSB的值在DO行上保持有效。什么时候?SE被强制调低数据首先被LSB打卡。在不包括SE控制线的设备上,LSB优先,在MSB第一个数据流。然后DO线变低一直保持低位直到CS返回高位。ADC08031是一个例外,因为它的数据只在MSB中首先输出格式。

8、当CS线高时,所有内部寄存器被清除满足了t选择要求。请参见“时序图”下的“数据输入时序”。如果需要另一个转换,则CS必须进行从高到低的转换,然后地址信息。DI和DO线可以捆绑在一起并进行控制通过一条线的双向处理器I/O位。这是可能的,因为DI输入只是“查看”当DO行是仍然处于高阻抗状态。

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3.0参考因素

施加在这些转换器的参考输入上的电压VREFIN定义了模拟输入的电压范围(车辆识别号(最大)和车辆识别号(最小)之间的差异,在此差异上,256个可能的输出代码适用。这种装置既可用于比率测量应用,也可用于要求绝对精度的系统。参考引脚必须连接到能够驱动参考输入电阻(低至1.3kΩ)的电压源。该引脚是用于逐次逼近转换的电阻分压器串和电容器阵列的顶部。

在比率测量系统中,模拟输入电压与a/D参考电压成正比。该电压通常是系统电源,因此VREFIN引脚可以连接到VCC(在ADC08032内部完成)当模拟输入和A/D参考同时移动时,该技术放宽了系统参考的稳定性要求,在给定的输入条件下保持相同的输出代码。

对于绝对精度,当模拟输入在非常特定的电压限制之间变化时,可以使用时间和温度稳定的电压源对参考管脚进行偏置。对于ADC08034和ADC08038,2.6V(注8)的带隙基准电压与VREFOUT相连。这可以绑定到VREFIN。建议使用100μF电容器绕过VREFOUT。LM385和LM336参考二极管是与这些转换器一起使用的良好的低电流器件。

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参考值的最大值限于VCC电源电压。然而,最小值可以非常小(见典型性能特征),以允许传感器输出的直接转换,提供小于5V的输出跨度。由于转换器的灵敏度增加(1lsb等于VREF/256),因此在以减小的跨度运行时,必须特别注意噪声拾取、电路布局和系统误差电压源。

4.0模拟输入

这些转换器最重要的特点是,它们可以位于模拟信号源,通过几根电线就可以与具有高抗噪声串行位流的控制处理器通信。这本身极大地减少了电路,以保持模拟信号的准确性,否则最容易受到噪声拾取。然而,对于模拟输入,如果输入在开始时有噪声,或者可能在很大的共模电压上有噪声,则有几个字是顺序的。

这些转换器的差分输入实际上减少了共模输入噪声的影响,共模输入噪声是一种信号,对于一个转换来说,对所选的“+”和“-”输入都是公共的(60赫兹是最典型的)。采样“+”输入和“-”输入之间的时间间隔是时钟周期的/2。在此短时间间隔内,共模电压的变化会导致转换错误。对于正弦共模信号,该误差为:

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其中fCM是共模信号的频率,VPEAK是其峰值电压值,fCLK是A/D时钟频率。

对于一个60Hz共模信号产生一个4的LSB误差(5MV),转换器在250kHz下运行,它的峰值必须是663V,这将超过允许的,因为它超过了最大模拟输入限制。

源电阻限制对于输入多路复用器的直流泄漏电流很重要。如果电源电阻大于1kΩ,则不应使用旁路电容器。最坏情况下,温度超过±1微安的泄漏电流将产生1kΩ源电阻的1mV输入误差。如果需要高阻抗信号源,运放RC有源低通滤波器可以提供阻抗缓冲和噪声滤波。

5.0可选调整

5.1零误差

A/D的零点不需要调整。如果最小模拟输入电压值VIN(MIN)未接地,则可以进行零偏移。转换器可以做成-通过将任何车辆识别号(-)输入偏置到此车辆识别号(最小)值,为此最小输入电压输入0000数字代码。这利用了A/D的差模操作。

A/D转换器的零误差与传递函数的第一个提升管的位置有关,可以通过将车辆识别号(-)输入接地并对车辆识别号(VIN)输入施加小幅度正电压来测量。零误差是实际直流输入电压之间的差,这是使输出数字代码从0000转换所必需的0000至0000 0001和理想的/2 LSB值(/2 LSB=11VREF=5.000VDC时为9.8mV)。

5.2满标度

满标度调整可通过施加差分输入电压(从所需模拟满标度电压范围降低1/2lsb)来进行,然后调整从1111110到1111111的数字输出代码的VREFIN输入(或ADC08032的VCC)的大小。

5.3调整任意模拟输入电压范围

如果A/D的模拟零电压从地面移开(例如,为了适应不接地的模拟输入信号),这个新的零参考

应先适当调整。将等于所需零参考电压加上/2 LSB(其中,使用1 LSB=模拟量距/256计算所需模拟量距的LSB)的车辆识别号(+)电压应用于所选“+”输入,然后应调整相应“-”输入处的零参考电压,以获得00HEX到01HEX的代码转换。

应[在施加适当的车辆识别号(-)电压]的情况下,对车辆识别号(-)输入施加一个电压,该电压由以下给出:

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其中:VMAX=模拟输入范围的高端和VMIN=模拟范围的低端(偏移零点)。(均为地面参考。)然后调整VREFIN(或VCC)电压以提供代码从FEHEX更改为FFHEX。这就完成了调整过程。

应用

ADC08038评估的“独立”连接

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(1)、比称重传感器本身多使用一根电线;

(2)、可在数字输出传感器的称重传感器内安装两个微型DIP;

(3)、电子偏移和增益微调-放宽测量因子和偏移的机械规格;

(4)、低电平单元输出立即转换为高抗噪性。

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(1)、所有电源由回路供电;

(2)、1500V输出隔离。

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(1)、无需远程供电;

(2)、1500V隔离。







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