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特征
转换时间:6微秒;总未调整误差:±1/2LSB或±1LSB;采样和保持:375ns采集;2、4或8输入多路复用器选项;0至5V模拟输入范围,单个5V;电源;按比例操作或最高5V;电压基准;无需调零或满标度;ML2281能够数字化5V、40kHz正弦波;低功率:最大12.5mW;ADC0831的高级插针兼容替代品,;ADC0832、ADC0834和ADC0838;模拟输入保护:每输入25mA(min);现在是8针SOIC封装(ML2281、ML2282)。
一般说明
ML2801族是8位逐次逼近具有串行I/O和可配置输入的A/D转换器最多8个输入通道的多路复用器。样品和货舱的所有误差,包含在ML2281系列是在模拟到数字转换器精度规范。电压基准可以在外部设置为任何值在GND和VCC之间,因此允许完全转换如果需要的话,在相对较小的电压范围内。
ML2281系列是增强型双多晶硅用于ADC0831的CMOS管脚兼容第二源,ADC0832、ADC0834和ADC0838 A/D转换器。这个ML2281系列增强是更快的转换时间,真正的采样保持功能,优越的电源抑制,改进的交流共模抑制,更快数字定时,低功耗所有参数用电源保证温度过高电压5V±10%。
功能描述
多路复用器寻址
这些转换器的设计利用了采样数据比较器结构,该结构提供了由逐次逼近例程转换的差分模拟输入。
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。被转换对的每个输入端子的极性指示转换器期望的最正线路。如果指定的“+”输入小于“–”输入,转换器将以全零输出代码响应。
一个独特的输入多路复用方案已被用来提供多个模拟通道与软件配置的单端,差分,或伪差分选项。伪差分选项将转换任何模拟输入端和公共终端之间的电压差现在,一个转换器组件可以容纳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地址选择要启用的模拟输入,以及该输入是单端还是差分输入。在差分情况下,它还分配模拟通道的极性差分输入仅限于相邻信道对。例如,信道0和信道1可以被选择为不同的对,但是信道0或信道1不能与任何其他信道不同地动作。除了选择差分模式外,还可以选择符号。通道0可以选择为正输入,通道1可以选择为负输入,反之亦然。这种可编程性由表1、2和3中所示的mux寻址代码来说明。
mux地址通过di输入转移到转换器中。由于ml2281只包含一个具有固定极性分配的差分输入信道,因此不需要寻址。
ml2288上的公共输入线可以用作伪差分输入。在此模式下,COM引脚上的电压被视为任何其他输入通道的“–”输入。该电压不必是模拟接地;它可以是所有输入共用的任何参考电压该特性在单电源应用中最为有用,在这种应用中,模拟电路可能偏向于除接地以外的电位,并且输出信号都被称为该电位。
由于输入配置受软件控制,因此可以根据需要在每次转换时对其进行修改。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7说明了这些不同的输入模式。
数字接口
图2-5中的框图和时序图说明了如何执行转换序列。当cs为脉冲低时启动转换。这条线在整个转换过程中必须保持低位。转换器现在正在等待开始位及其MUX赋值字。
时钟应用于CLK输入在时钟的每个上升沿上,DI上的数据被记录到MUX地址移位寄存器中起始位是DI输入上出现的第一个逻辑“1”(忽略所有前边零)。在起始位之后,设备在接下来的2到4位中为mux分配字计时。
当起始位移到MUX寄存器的起始位置时,输入通道被分配,转换即将开始间隔1/2时钟周期用于通过选定的mux信道进行采样和保持沉降。此时,sar状态输出变高,表示正在进行转换,忽略di输入。
DO输出来自高阻抗,并为此一个时钟周期提供前导零。
当转换开始时,比较器的输出(指示模拟输入是否大于或小于来自内部dac的每个连续电压)出现在时钟每个下降沿上的do输出处。此数据是转换被移出(msb优先)的结果,可由外部逻辑或μp立即读取。
在8个时钟周期之后,转换完成sar状态行返回low,以指示稍后的1/2时钟周期。
在转换过程中,串行数据总是首先移出msb。转换完成后,可以根据se输入的级别,使用lsb first将数据第二次移出。对于ml2288,如果se=1,则仅在转换期间首先将数据移出msb。如果SE在转换结束之前被调低(这是由SARS的从高到低转换发出的信号),那么数据在转换结束后立即再次移出;这次是LSB优先如果转换结束后se变低,则在se变低后lsb第一数据在时钟的下降沿上移位。对于ml2282和2284,se在内部被限制在低位,所以数据首先从msb移出,然后在转换结束时第一次从lsb移出。对于ML2281,SE在内部被绑定到高位,因此数据只会首先移出一次MSB。
当CS输入高时,清除所有内部寄存器。如果需要另一个转换,则CS必须进行一个由高到低的转换,然后是地址信息。
di输入和do输出可以捆绑在一起,并通过具有一个连接的双向μp i/o位来控制。这是可能的,因为di输入仅在mux寻址间隔期间被锁定,而do输出仍处于高阻抗状态。
参考
应用于这些转换器的参考输入的电压定义了模拟输入的电压范围(V和V之间的差异),256个可能的输出代码应用于该电压范围。这种装置既可以用于比率测量应用,也可以用于要求绝对精度的系统。必须连接参考销最大值最小值
对于能够驱动参考输入电阻的电压源,通常为10K。该引脚是用于逐次逼近转换的电阻分压器串的顶部。
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VREF引脚可以连接到VCC。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,当模拟输入在特定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。
参考值的最大值限制于V供应电压。然而,最小值可能要求很小,以允许电压跨度小于5V的输入直接转换。由于转换器的灵敏度增加,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。科科斯群岛
模拟输入和采样/保持
ml2281系列设备的一个重要特点是,它们可以位于模拟信号源处,然后仅用几根线与控制μp通信。这避免了模拟输入的长距离总线连接,从而减少了这些模拟线路上的噪声拾取然而,在某些情况下,模拟输入具有较大的共模电压,甚至与有效模拟信号一起存在一些噪声。
这些转换器的差分输入减少了共模输入噪声的影响。因此,如果共模电压存在于“+”和“–”输入端,例如60Hz,转换器将拒绝该共模电压,因为它只转换“+”和“–”输入端之间的差。
ML2281系列有一个真正的采样保持电路,它同时采样“+”和“–”输入。这种具有真实S/H的同时采样将给出共模抑制和AC线性性能,其优于在相同时刻没有采样两个输入端子的设备,并且不存在真正的采样和保持能力。因此,ML2281系列设备可以拒绝来自DC-50kHz的交流共模信号,并且保持来自DC-50kHz的信号的线性。
在转换开始之前,当采样开关关闭时,在间隔期间对模拟输入处的信号进行采样采样窗口(s/h采集时间)为1/2 clk周期宽,在do从高阻抗状态变为低激活状态之前出现1/2 clk周期。当采样开关在S/H采集时间开始时关闭时,8pF的电容被投到模拟输入端1/2时钟周期后,打开采样开关,存储模拟输入端的信号在s/h采集时间结束时,模拟输入上的任何错误都会导致额外的转换错误。应注意从电源处留出足够的充电或沉淀时间如果需要更多的充电或稳定时间来减少这些模拟输入错误,则可以使用更长的CLK周期。
ML2281X家族提高了闭锁免疫。每个模拟输入都有到电源轨的双二极管,并且在不引起闭锁的情况下,可以向每个模拟输入注入至少±25毫安(通常为±100毫安)。
动态性能
信噪比
信噪比(snr)是在转换器输出端测得的信噪比。信号是基波的有效值大小。噪声是所有非基本信号的均方根之和,最高可达采样频率的一半信噪比取决于数字化过程中使用的量化级别的数量;级别越多,量化噪声越小。正弦波的理论信噪比由
其中N是位数因此,对于理想的8位转换器,信噪比为49.92db。
谐波失真
谐波失真是谐波的均方根和与基波的比值。ML2281系列的总谐波失真(THD)定义为:
其中V是基波的均方根振幅,V,V,V是各次谐波的均方根振幅。
互调失真
当输入由两个频率的正弦波(f and f)组成时,任何具有非线性的有源器件都会在mf+nf的和频和差频处产生阶数(m+n)的畸变产物,其中m,n=0,1,2,3互调项是指m或n不等于零的互调项。(IMD)互调失真规范仅包括二阶项(f+f)和(fA-fB)以及三阶项(2fA+fB),(2fA-fB),(f+2f)和(f-2f)。
零误差调整
A/D的零点不需要调整。如果最小模拟输入电压值(车辆识别号最小值)未接地,则可以进行零偏移。转换器可以通过在这个V值上偏置任何V输入来输出这个最小输入电压的00000000数字代码。这利用了A/D的差模操作。在最小值A/D转换器的零误差与传递函数第一提升管的位置有关,可通过将V-输入接地并向V+输入施加小幅度正电压来测量零误差是使输出数字代码从00000000转换到00000001所需的实际直流输入电压与理想的1/2 LSB值(VREF=5.000VDC时,1/2 LSB=9.8mV)之间的差值。
满刻度调整
满标度调整可以通过施加从所需模拟满标度电压范围下1-1/2 lsb的差分输入电压,然后针对刚刚从11111110变为11111111的数字输出代码调整vref输入或vcc的大小来进行。
任意模拟输入电压范围的调整
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),则应首先正确调整新的零参考。V+电压等于所需的零参考电压加上1/2 LSB在(其中LSB是针对所需模拟量距计算的,1 LSB=模拟量距/256)应用于所选“+”输入,然后应调整相应“–”输入处的零参考电压,以仅获得00000000到00000001的代码转换。应通过强制V+输入电压进行满标度调整,电压如下:
其中vmax=模拟输入范围的高端;vmin=模拟范围的低端(偏移零点),然后调整vref或vcc电压以提供从11111110到11111111的代码更改。
并联调节器
ML2288和ML2284的一个独特特点是包含一个并联调节器,该调节器从V+端子连接到接地,该调节器还通过硅二极管连接到V端子(即实际的转换器电源),如图8所示当调节器打开时,V+电压被限制在由内部电阻比设置的11V。并联调节器的典型I-V如图9所示。需要注意的是,在v+电压高到足以打开并联调节器(发生在5.5v左右)之前,在v+和gnd之间观察到35kw的电阻。当不使用并联调节器时,V+引脚应保持浮动或与GND相连。调节器的温度系数为-22mV/℃。
应用