AD7705為完整16位低成本、Σ-Δ型ADC。采用SP IQ SPI兼容的三線串行接口,能夠方便地與各種微控制器和DSP連接,也比并行接口方式大大節省了CPU的 I O口。本文主要以ad7705應用經驗及應用所需注意的事項為中心而展開的討論。
ad7705應用經驗總結
1.時序注意要點:數字接口迷失的時候可以通過ADIN輸入持續32個脈沖周期(DCLK)以上的高電平將復位AD7705的數字接口,復位之后要等待500us以上才能訪問AD7705芯片,這種復位方式不會影響AD7705內部的任何寄存器,所有的寄存器將保持復位之前的內容,但所有的寄存器在數字接口迷失的狀態下內容是不確定的,因此強烈建議在復位之后重新設置AD7705內部所有的寄存器,防止錯誤。而芯片管腳RESET的復位將使片內所有的寄存器恢復到上電的默認值。時鐘輸入信號DCLK是一種施密特出發信號,能夠適應光耦合器的慢速邊沿,其他數字輸入信號的上升和下降時間不應超過1us。
2.AD7705時鐘大于2M時,時鐘設置寄存器的CLK位應置1,小于2M時應置0。DCLK的脈沖寬度要滿足最小的脈寬要求。在時鐘DCLK下降之后的低電平期間讀取數據ADOUT。在時鐘DCLK的低電平期間設置要寫入數據ADIN,然后在DCLK的上升沿寫入到7705。寫入數據以及讀取數據的時鐘DCLK的數目要與(被寫入或被讀取的寄存器)的位數長度一致,多于或少于(寄存器位長度)的時鐘DCLK數目都將導致操作錯誤。在兩次寫操作之間,ADIN應最好保持在高電平:因為任何(讀或寫)操作都必須從寫通信寄存器開始,而且寫入通信寄存器的8個位中的第1位必須為0,后續的位才能被寫入到通信寄存器。所以當ADIN為0的時候,萬一時鐘DCLK受到干擾導致0寫入通信寄存器,AD7705會誤認為是寫通信寄存器的操作開始而等待后續的7位位串,發生這種干擾之后會導致AD7705的數字接口迷失,從而導致內部寄存器的內容也許會變得未知狀態。此外,時鐘信號DCLK在兩次操作AD7705之間要保持高電平。即:在不訪問AD7705的空閑時刻,或者兩次操作之間的空閑時刻,ADIN、DCLK都最好保持高電平為最可靠。
3.DRDY信號為數據AD轉換完成的指示信號,低電平期間表示AD轉換完成,可以讀取數據寄存器的內容,高電平期間表示AD轉換正在進行,這時不能訪問數據寄存器。對于系統校準和內部校準也一樣,低電平期間表示校準完成,可以讀取校準寄存器的內容,高電平期間表示校準正在進行,這時不能訪問校準寄存器。違反這些規定的操作,結果時未知的。此外程序中千萬不能把DRDY的邏輯搞反,否則結果不可預料。
4.不管是校準還是數據AD轉換,數字濾波器同步位FSYNC都要置為0,這樣AD7705的校準或者數據AD轉換工作才能進行,否則校準和AD轉換不會進行,DRDY信號也不會變低。當FSYNC=0時,在校準或AD轉換結束后DRDY信號將變低,此時可以讀取校準系數或者數據寄存器。
5.采用非緩沖模式時,AD7705模擬輸入前端的電阻電容的變化對AD轉換精度影響很大。若系統工作時的信號源、溫度環境、器件參數變化很大,導致AD7705模擬輸入前端電路的參數跟系統校準時的參數不一致,誤差會非常大。緩沖模式能解決這種問題,當使能緩沖模式時,AD7705會在模擬輸入端和AD轉換器之間接入一個緩沖器Buffer,這樣AD7705就能適應模擬輸入前端信號源的大阻抗、器件參數(電阻電容)的變化、溫度環境的變化等各種與系統校準時的不一致情況(即器件工作條件的變化)。所以,AD7705的校準和正常工作最好都要在緩沖模式下進行。
6.電壓輸入范圍:對于非緩沖模式,模擬輸入信號范圍是GND-30mV至VDD+30mV之間。對于緩沖模式,模擬輸入信號范圍是GND+50mV至VDD-1.5V之間。
7.非緩沖模式、單極性、增益為GAIN:此時AD7705的反相輸入端VIN-的范圍是GND-30mV至VDD+30mV-VREF/GAIN之間,其中VREF為AD7705的參考電壓。正相輸入端VIN+的范圍是V-至V-+VREF/GAIN。如右圖,即V+和V-都必須大于GND小于VDD,同時還要考慮單極性的輸入范圍,即V-還必須小于VDD+30mV-VREF/GAIN,才不至于模擬輸入為V+max=V-+VREF/GAIN時大于VDD+30mV。
8.非緩沖、雙極性、增益為GAIN:此時V+和V-都必須大于GAN小于VDD,V-還必須小于VDD+30V-VREF/GAIN,這樣輸入V+max=V-+VREF/GAIN不至于大于VDD+30mV。V-還必須大于GND-30mV +VREF/GAIN,才不至于輸入V+min=V――VREF/GAIN時小于GND-30mV。正相輸入端VIN+的正信號輸入范圍是V-至V-+VREF/GAIN,正相輸入端VIN+的負信號輸入范圍是V-至V--REF/GAIN。
9.緩沖模式、單極性、增益為GAIN:此時AD7705的反相輸入端VIN-的范圍是【GND+50mV】至【VDD-1.5V-VREF/GAIN】之間,其中VREF為AD7705的參考電壓。正相輸入端VIN+的范圍是【V-】至【V-+VREF/GAIN】。如右圖,即V+和V-都必須大于GND+50mV小于VDD-1.5V,同時還要考慮單極性的輸入范圍,即V-還必須小于VDD-1.5V-VREF/GAIN,才不至于輸入V+max=【V-+VREF/GAIN】時大于VDD-1.5V。
10.緩沖模式、雙極性、增益為GAIN:此時AD7705的反相輸入端VIN-的范圍是【GND+50mV+VREF/GAIN】至【VDD-1.5V-VREF/GAIN】之間,這樣才不至于輸入VIN+max=【V-+VREF/GAIN】時導致VIN+大于VDD-1.5V、輸入VIN+min=【V――VREF/GAIN】時導致VIN+小于GND+50mV。其中VREF為AD7705的參考電壓。正相輸入端VIN+的正信號輸入范圍是【V-】至【V-+VREF/GAIN】,正相輸入端VIN+的負信號輸入范圍是【V-】至【V--REF/GAIN】。
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