基于MAX197的并行AD转换设计.docVIP

基于MAX197的 摘要：12位8通道AD转换器MAX197的内部结构、MAX197的工作模式A/D的转换，将其原理与设计理念呈现。 关键词MAX197, A／D：一MAX197芯片简介MAX197的主要特性内部结构和引脚说明MAX197转换的基本原理内部采样模式的数据转换时序运行及控制模式时钟模式采集控制模式电源关断模式转换结果的读取A/D转换软件的设计 五．结束语 六．致谢 七．参考文献 一．MAX197芯片简介 MAX197芯片是美国MAXIM公司近年的新产品，是多量程(±10V，±5V，0～10V，0～5V)、8通道、12位高精度的A/D转换器。它采用逐次逼近工作方式，有标准的微机接口。三态数据I／O口用做8位数据总线，数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容。全部逻辑输入和输出与TTL／CMOS电平兼容。新型A／D转换器芯片MAX197与一般A/D转换器芯片相比，具有极好的性能价格比，仅需单一＋5V供电，且外围电路简单，可简化电路设计。 MAX197的主要特性（1）12位分辨率，1/2LSB线形度；（2）+5V单电源供电；（3）输入电压范围可通过软件编程在-10V-10V，-5V-+5V， 0 -10V，0-5V之间任选一种；（4）输入多路选择器保护： 16.5V （5）8路模拟量输入通道及过压保护；（6）6us转换时间，100kSPS采样速度；（7）内/外部采集控制；（8）内部4.096V或外部参考电压；（9）具有两种节电掉电模式工作方式；（10）具有内部和外部两种数据采集模式。参考电源内外任选；时钟频率内外任选；内部结构和引脚说明图1所示为MAX197的内部结构框图，其核心部分是一个采用逐次逼近方式的DAC，前端包括一个用来切换模拟输入通道的多路复用器以及输入信号调理和过压保护电路。其内部还建有一个2．5V的带隙基准电压源。图2为其引脚封装图。各引脚的说明如表1所示。  图2 MAX197既可以使用内部参考电压源,也可以使用外部参考电压源。当使用内部参考源时,芯片内部的2.5V基准源经放大后向REF提供4.096V参考电平。这时应在REF与AGND之间接入一个4.7μF电容,在REFADJ与AGND之间接入一个0.01μF电容。当使用外部参考源时,接至REF的外部参考源必须能够提供400μA直流工作电流,且输出电阻小于10Ω。如果参考源噪声较大,应在REF端与模拟信号地之间接一个4.7μF电容。模拟量输入通道有±16.5V的过电压保护,即使在关断状态下,保护也有效二.MAX197转换的基本原理 2.1原理概括： MAX197无需外接元器件就可独立完成A/D转换功能。它可分为内部采样模式和外部采样模式，采样模式由控制寄存器的D5位决定。在内部采样控制模式(控制位置0)中，由写脉冲启动采样间隔，经过瞬间的采样间隔(芯片时钟为2MHz时，为3ms)，即开始A/D转换。在外部采样模式(D5=1)中，由两个写脉冲分别控制采样和A/D转换。在第一个写脉冲出现时，写入ACQMOD为1，开始采样间隔。在第二个写脉冲出现时，写入控制字ACQMOD为0，MAX197停止采样，开始Ａ/Ｄ转换。这两个写脉冲之间的时间间隔为一次采样时间。当一次转换结束后，MAX197相应的INT引脚置低电平，通知处理器可以读取转换结果。内部采样模式的数据转换时序对于模拟到数字量的转换，时序要求非常严格，由于MAX197的数字信号输出引脚是复用的，要正确读出转换结果，时序要求尤其重要。在一次采样开始前，可以通过单片机的8位数据线把这些控制字写入MAX197来初始化相应的参数。然后按照一定的时序进行采样和转换运行及控制模式通过对控制寄存器的设置，MAX197可以工作在不同的运行及控制模式，表2就是控制寄存器格式。 下面我们重点讨论不同的时钟模式、采集控制模式、电源关断模式以及转换结果的读取。时钟模式　　通过对控制寄存器的D6、D7位置数，可以选择MAX197使用外部时钟或内部时钟。一旦选定时钟模式，除非断电（不包括电源关断模式），否则，所选时钟模式不可再改变。在两种时钟模式下，外部采集和内部采集控制模式都可选用。当芯片上电时，初始状态为外部时钟模式选择内部时钟模式时，应在CLK端和地之间接入一个电容，不同的电容值对应不同的内部时钟周期。工作时钟的最大值为2MHz。采集控制模式通过将控制寄存器的ACQMOD位置0可选择内部采集控制模式。在内部采集控制模式下,写信号脉冲将开始一个由内部定时控制长度的采集间隔。在6个时钟周期长度的采集间隔结束时,将启动下一个转换。在内部采集控制模式下,MAX197的模拟信号输入电路拥有5MHz的信号带宽,当使用内部采集控制模式并使用外接2MHz时钟时,可达到100kSa/s的通过速率。通过将控制寄存器的ACQMO