一种高精度多通道模数ad转换电路(1)

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1、一种高精度多通道模数(A／D)转换电路王杰安文斗葛敏(中国人民解放军后勤工程学院自动化工程系，重庆400016)摘要：ADSl2]6是一种新型24位高精度模数(A／D)转换器，本文详细阐述了它的结构、特点、原理及命令，并给出了与单片机的接口电路。关翻：西弩器}∥分梦传统的高精度转换器，大都采用逐次逼近方式。如ADC0809就是采用逐次逼近方式的芯片。逐次逼近方式速度较慢，因为每一位都要逐一比较确定码值，但可以做到比较高的精度。影响精度的误差来自数模转换器、比较器和译码器。而且随着转换速度增加，误差还会增大。所以传统的逐次逼近方式，如不

2、采用其它措施消除误差，精度很难提高。采用Delta～sigma(△．?)调制技术的方式是目前大多数高精度A／D器件实现高精度的方法。Delta__Sigma(△一?)调制本质上采用负反馈方式逐步减小输入模拟信号与DAC反馈输出的差值，但它们的差值不是直接加到比较器，而是通过一个积分器后再送到比较器，与积分器输出比较的基准信号是地电平，因而它比传统的逐次逼近方式性能更好，动态范围更宽，可以得到24位无差错编码(校正与滤波后)。如ADSl216／1217，就是采用了△．，调制技术。除此之外，许多高精度A／D器件还采用了增益可编程放大器、可

3、编程数字滤波、多种自校正技术等多项先进技术，并都采用了专门的微处理器来管理与控制转换程序。因此，利用ADSl216／1217就能实现高精度多通道模数(A／D)转换。1．ADSl216／1217概述高精度模数转换器ADSl216／1217是美国BB公司(BURR—BROWN公司)近年推出的一种高性能A／D器件。它是一种宽动态范围、24位高精度的新型A／D转换器件。为了实现其性能指标，ADSl216／1217采用了以下技术：．满量程非线性：0．0012％-采用可编程增益放大器(PGA)，增益PGA可设定为1、2、4、8、16、32、64、

4、128-当PGA=I时，有效精度为22位，当PGA=128时，仍能保证19位的有效精度，．可编程数据输出速率fInl-最高可达到IKHz-采用片内1．25V／2．5V参考电压，或片外0．IV至2．5V的(差分)参考电压t·信号采用差动输入方式，这对于低电平电压信号接人尤为有利．内部有可编程数字滤波器，可以滤除电源波纹干扰和其它干扰．八通道复接器，具有八路模拟(差分)输入-采用了多种内部自校正技术，用于校正失调电压和满刻度误差．标准SPI串行接口·内部集成有微处理器，用来管理与控制转换器，实现转换参数的可编程控制．片上温度传感器-2．7

5、V至5．25V的电源工作电压，功耗低于l皿w。采用低噪声可编程增益放大器(PGA)、Delta—Sigma(△?)调制器、可编程数字滤波器、自校正技术和微处理器控制是ADSl216的主要特点，这也代表了高性能模拟器件的发展方向。采用低噪声可编程增益放大器(PGA)，可扩展动态范围，提高分辨率；采用Delta--Sigma(△一?)技术、可编程数字滤波器，可保证高达22位的有效精度；而微处理器的使用，可使模数(A／D)转换器具有更高的性能，使外部应用变得越来越简单，越来越方便，把实现高精度A／D转换的技术难题变得非常容易。ADSl217

6、与ADSl216相比，两者除了其内部结构和性能指标略有差别外，其余均完全相同。·采用Delta--Sigma(△一?)结构，以得到宽动2．ADSl216的结构及引脚功能态范围和24位无差错编码298ADSl216内部结构框图如图l所示。从图中(可以看出，ADSl216主要由一个8通道多路开关ADSl216具有48脚PLCC封装模式，其管脚(复接器)、缓冲器、可编程增益放大器、二阶分布如图2所示。管脚功能说明如表1：△=调制器、可编程数字滤波器、微处理器、两图1．ADSl216内部结构图2．ADSl216管脚图个8位可编程电流DAC、存

7、储器、1．25V12．5V的电源基准电路和两个临界热负荷电流源等组成。表1．ADS管脚功能3．ADSl216的结构组成与工作原理ADSl216的结构组成与工作原理可通过以下几个方面加以说明：(1)八通道复接器(多路开关)与临界热负荷电流源ADSl216有8路模拟信号输入端，一个公供模拟信号输入端，即ADSl216可提供8路完全不同的差分模拟信号输入通道。另外，其片内的临界热负荷电流源可用来检测电路输入通道的开路与短路。而ADSl216片内的半导体二极管D可利用片内的两个大约2nA的临界热负荷电流源来实现温度检测。(2)输入缓冲器ADS

8、l216采用输入缓冲器可使之具有非常高的输入阻抗，这有利于直接测量低幅度电压的输入信号。在无输入缓冲器时的输入阻抗为5Mn／PGA。如果使用输入缓冲器，则输入的电压范围要减小，而模拟电源需提供的电流要增大。输入缓冲器的控