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美国ADI低噪声高通过率模数转换器AD7731

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:627

  ad7731是美国adi公司开发的具有低噪声、高通过率等特性的∑-δ模数转换器。它可直接接收来自传感器的输入信号,适合于测量具有广泛动态范围的低频信号,可广泛应用于应变测量、温度测量、压力测量及工业过程控制等领域。

  ad7731可以作为过程控制应用的完整模拟前端,其独特的前端增益可编程功能允许ad7731直接接受来自传感器(如压力传感器或温度传感器)的各种范围的输入信号。ad7731采用三线模式串行接口,易于与微处理器或数字信号处理器接口,可广泛应用于数据采集系统和可编程逻辑控制系统。ad7731内含12个片内寄存器,通过串行口访问这些片内寄存器可以灵活设置器件的工作方法。




  ad7731具有如下特性:

  • 分辨率高,ad7731采用先进的∑-δ结构,能够获得24位分辨率;输出频率为800hz时,仍可获得16位的分辨率;
  • 输入动态范围广,采用缓冲差分输入,具有三个差分输入通道或五个单端输入通道;
  • 采用单电源供电;
  • 片内数字滤波器的截止频率可编程;
  • 内置可编程增益放大器(pga);
  • 通道顺序可工作于faststep模式下;
  • 输出频率可编
    程,最高可达6.4khz;
  • ±0.0015%非线性;

  ad7731具有比传统的高分辨率模数转换器更高的抗噪声能力。

  ad7731的封装形式有三种:24脚塑料dip封装、24脚soic封装和24脚tssop封装。图1中标出了各主要引脚的功能和引脚号。表1给出了ad7731的引脚功能说明。

2. 工作原理

  ad7731的内部结构功能框图如图1所示,从图1可以看出:ad7731内部包含σ-δadc、静态ram的定标微控制器、寄存器组、时钟振荡电路、数字滤波器和双向串行通讯端口等。



  ad7731的可编程功能是通过12个片内寄存器来控制的,而对这些寄存器的访问则是通过串行接口来进行的。通过设置片内寄存器可以方便地控制ad7731的所有功能,并且还可以从片内寄存器中获取重要的状态信息以及模数转换结果。

3. 应用举例

  由于ad7731模拟输入和参考输入都是差分输入,因此在模拟调制器上的大多数电压是共模电压。ad7731杰出的共模抑制功能可以滤除所有输入上的共模噪声。它的模拟电路和数字电路的供电电源是相互独立的,而且分别有相应的外部引脚,这样可以使模拟部分和数字部分的耦合最小化。数字滤波器能够有效滤除供电电源上的宽带噪声(除了在调制器取样频率的整数倍上)。倘若噪声源不使模拟调制饱和,数字滤波器也能起到把噪声从模拟输入和参考输入上滤除的作用。因此,ad7731具有比传统的高分辨率模数转换器更高的抗噪声能力。此外片内pag允许ad7731处理从20mv到1.28v到模拟输入电压范围。因此ad7731可直接处理来自传感器的信号,非常适合于低带通、高分辨率的数据采集系统。



  图2是利用ad7731模数转换器与8xc51单片机构成的一个高精度数据采集系统的电路连接原理图。由于8xc5单片机1是工作在模式0串行接口模式下,其串行接口只包含一条数据线,因此ad7731的两个引脚data out 和data in必须连接在一块,且在串行通信时ad7731必须采用连续读取操作模式。如果要判断数据寄存器的内容是否已经更新,可以采用以下两种方案之一:(1) 通过软件编程的方法,监测状态寄存器的rdy位的状态。(2)增加接口线,监测来自ad7731的 输出线的状态。可以将rdy与8xc51端口中的一个(如p1.0输入端)进行连接,利用该端口位决定rdy的状态。也可以利用8xc51的一个输出端口(如p1.1) 控制ad7731的片选信号。此外,如果ad7731的模拟输入端的模拟输入电压均为正极性,则整个系统

  ad7731是美国adi公司开发的具有低噪声、高通过率等特性的∑-δ模数转换器。它可直接接收来自传感器的输入信号,适合于测量具有广泛动态范围的低频信号,可广泛应用于应变测量、温度测量、压力测量及工业过程控制等领域。

  ad7731可以作为过程控制应用的完整模拟前端,其独特的前端增益可编程功能允许ad7731直接接受来自传感器(如压力传感器或温度传感器)的各种范围的输入信号。ad7731采用三线模式串行接口,易于与微处理器或数字信号处理器接口,可广泛应用于数据采集系统和可编程逻辑控制系统。ad7731内含12个片内寄存器,通过串行口访问这些片内寄存器可以灵活设置器件的工作方法。




  ad7731具有如下特性:

  • 分辨率高,ad7731采用先进的∑-δ结构,能够获得24位分辨率;输出频率为800hz时,仍可获得16位的分辨率;
  • 输入动态范围广,采用缓冲差分输入,具有三个差分输入通道或五个单端输入通道;
  • 采用单电源供电;
  • 片内数字滤波器的截止频率可编程;
  • 内置可编程增益放大器(pga);
  • 通道顺序可工作于faststep模式下;
  • 输出频率可编
    程,最高可达6.4khz;
  • ±0.0015%非线性;

  ad7731具有比传统的高分辨率模数转换器更高的抗噪声能力。

  ad7731的封装形式有三种:24脚塑料dip封装、24脚soic封装和24脚tssop封装。图1中标出了各主要引脚的功能和引脚号。表1给出了ad7731的引脚功能说明。

2. 工作原理

  ad7731的内部结构功能框图如图1所示,从图1可以看出:ad7731内部包含σ-δadc、静态ram的定标微控制器、寄存器组、时钟振荡电路、数字滤波器和双向串行通讯端口等。



  ad7731的可编程功能是通过12个片内寄存器来控制的,而对这些寄存器的访问则是通过串行接口来进行的。通过设置片内寄存器可以方便地控制ad7731的所有功能,并且还可以从片内寄存器中获取重要的状态信息以及模数转换结果。

3. 应用举例

  由于ad7731模拟输入和参考输入都是差分输入,因此在模拟调制器上的大多数电压是共模电压。ad7731杰出的共模抑制功能可以滤除所有输入上的共模噪声。它的模拟电路和数字电路的供电电源是相互独立的,而且分别有相应的外部引脚,这样可以使模拟部分和数字部分的耦合最小化。数字滤波器能够有效滤除供电电源上的宽带噪声(除了在调制器取样频率的整数倍上)。倘若噪声源不使模拟调制饱和,数字滤波器也能起到把噪声从模拟输入和参考输入上滤除的作用。因此,ad7731具有比传统的高分辨率模数转换器更高的抗噪声能力。此外片内pag允许ad7731处理从20mv到1.28v到模拟输入电压范围。因此ad7731可直接处理来自传感器的信号,非常适合于低带通、高分辨率的数据采集系统。



  图2是利用ad7731模数转换器与8xc51单片机构成的一个高精度数据采集系统的电路连接原理图。由于8xc5单片机1是工作在模式0串行接口模式下,其串行接口只包含一条数据线,因此ad7731的两个引脚data out 和data in必须连接在一块,且在串行通信时ad7731必须采用连续读取操作模式。如果要判断数据寄存器的内容是否已经更新,可以采用以下两种方案之一:(1) 通过软件编程的方法,监测状态寄存器的rdy位的状态。(2)增加接口线,监测来自ad7731的 输出线的状态。可以将rdy与8xc51端口中的一个(如p1.0输入端)进行连接,利用该端口位决定rdy的状态。也可以利用8xc51的一个输出端口(如p1.1) 控制ad7731的片选信号。此外,如果ad7731的模拟输入端的模拟输入电压均为正极性,则整个系统

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