12位AD转换器MAX197及其在谐波分析仪中的应用

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1、12位AD转换器MAX197及其在谐波分析仪中的应用随着用电量的增加，电网的谐波污染变得日益严重，这就要求电力监控设备能够及时准确地对电网谐波分量进行监测。我们研制的电网谐波分析仪，采用了MAX197对各相关点的波形信号进行采集。运行实践表明，MAX197的采样精度及稳定性是令人满意的。1　引　言MAX197是MAXIM公司出品的12位8通道AD转换芯片，其主要特点如下：广告插播信息维库最新热卖芯片：IR21571AT27C256R-12PCL6243MFRC500UCC3813D-48ETH06TAS3001CPW

2、SN74HCT541NBZX84C30XPC860SRZP33C1·12位分辨率；·单＋5V工作电源；　·可软件选择模拟量输入范围：±10V，±5V，0V～10V，0V～5V；·8个模拟输入通道；·6μs转换时间，100ksps采样速率；·可采用内部或外部采集控制模式；·两种电源关断模式；·内部或外部时钟；·内部4．096V参考电源或外界参考电源。2　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

3、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。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。从图1可以看出，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的直流工作电流，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

4、接一个4．7μF电容。　　模拟量输入通道拥有±16．5V的过电压保护，即使在关断状态下，保护也有效。3　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。（1）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

5、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。（2）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100ksps的通过速率。通过

6、将控制寄存器的ACQMOD位置0可选择外部采集控制模式。采用外部采集控制模式是为了精确控制采样孔径或独立控制采集和转换时间。由用户分别通过两个写信号脉冲控制采集间隔和开始转换时间，第一个写信号脉冲时将控制寄存器的ACQMOD位置1，开始一个采集间隔。第二个写信号脉冲时将控制寄存器的ACQMOD位置0，结束采集间隔并开始转换。然而，如果在第二个写信号脉冲时将控制寄存器的ACQMOD位置1，则将开始又一个采集间隔。　　在第一个写信号脉冲和第二个写信号脉冲时，控制寄存器中的模拟通道选择位必须置相同的值。电源关断模式控制位可

7、以置不同的值。（3）电源关断模式为节省能源，MAX197可以在两次转换之间工作于低电流关断模式。有两种电源关断模式供选择，通过控制寄存器的PD1、PD0位，可以选择STBYPD（待机）模式或FULLPD（全关断）模式。当STBYPD关断模式被设置后，只有在转换结束后才生效。在STBYPD模式下，芯片在第一个写信号的下降沿返回正常状态。当FULLPD关断模式被设置且SHDN端变为低电平时，芯片处于硬件全关断状态（FULLPD），此时将马上中止转换。　　这里须强调的是，在不同的关断模式下，芯片由关断到恢复正常状态时的过渡

8、过程是不一样的。软件设计时，必须充分考虑到这一特点。在STBYPD模式时，带隙参考源和参考源放大电路仍然保持工作，REF上的电压将不受模式转换的影响。因此，可以在这种模式时选择任何采样速率而不用考虑恢复正常状态时的延迟。即在两次转换之间选用STBYPD关断模式时，不用考虑过渡时间。　　然而，在FULLPD模式下，只有带隙参考源在工作，芯片由关断