ADS1282及其在單通道地震數(shù)據(jù)采集單元中的應(yīng)用

ADS1282是高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，要獲得最佳性能在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將微控制器、振蕩器等噪聲較大的數(shù)字元件與轉(zhuǎn)換器、模擬前端分開(kāi)放置，將數(shù)字元件放置在靠近電源輸入側(cè)以保持盡可能短的數(shù)字電流路徑，并與敏感的模擬元件分離。箝位二極管用于保護(hù)ADS1282的輸入信號(hào)瞬時(shí)超載，當(dāng)輸入信號(hào)電平可能超出內(nèi)部ESD二極管的額定值時(shí)該箝位二極管可對(duì)輸入提供保護(hù)。
REF5025為ADS1282提供基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)輸出通過(guò)R5、C7濾波，電容C8為基準(zhǔn)輸入信號(hào)提供高頻旁路功能，應(yīng)將C8放置在靠近ADS1282的引腳端。R3、R4與內(nèi)部300 Ω電阻形成分壓電路為ADS1282提供失調(diào)電壓，該失調(diào)可從通帶中除去低電平無(wú)用分量，注意該失調(diào)與PGA的設(shè)置是獨(dú)立的，該失調(diào)電阻同樣導(dǎo)致小的附加增益誤差。為了保持良好的共模抑制特性，R3、R4匹配精度應(yīng)達(dá)到0．1％，且布線時(shí)直接連接到基準(zhǔn)輸入端。
電容C4用于濾除PGA輸出的瞬時(shí)干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)是由于調(diào)制器采樣引起的，該電容同樣對(duì)輸入信號(hào)形成一個(gè)低通濾波器，具有25 kHz的截頻。

3 數(shù)據(jù)輸出接口電路
ADS1282通過(guò)串行接口讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)并訪問(wèn)設(shè)置寄存器，ADS1282以二進(jìn)制補(bǔ)碼的格式提供32位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，其中最高位是符號(hào)位，‘0’表示是正數(shù)，‘1’表示是負(fù)數(shù)。
ADS1282的串行接口是3線制SPI接口，它包括3個(gè)基本信號(hào)：SCLK、DIN及DOUT。當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好用于回讀時(shí)，可利用信號(hào)作為判斷標(biāo)志，為輸出信號(hào)，當(dāng)其變?yōu)榈碗娖綍r(shí)表示新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好。
數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿移入DIN，而在SCLK的下降沿移出DOUT，若SCLK保持為低電平達(dá)64個(gè)周期，則數(shù)據(jù)傳輸或命令輸入將終止且SPI接口復(fù)位，下一個(gè)SCLK脈沖將啟動(dòng)一個(gè)新的通信周期。當(dāng)傳輸中斷或SCLK意外失效時(shí)可利用這一間歇特性恢復(fù)接口，當(dāng)SCLK無(wú)效時(shí)需保持低電平。
圖5為MSP430F123與ADS1282的數(shù)據(jù)傳輸及控制接口電路，圖中R1～R2取值為47 Ω，為了去除數(shù)字信號(hào)帶來(lái)的于擾，在布線時(shí)這些電阻應(yīng)放置在發(fā)出信號(hào)的一側(cè)，例如信號(hào)是微處理器發(fā)出的，R1應(yīng)放置在靠近MSP430F123的引腳附近，而DOUT信號(hào)是由ADS1282發(fā)出的，則R4應(yīng)靠近DOUT引腳放置。

4 結(jié)束語(yǔ)
ADS1282是高集成度的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用其片上提供的多路選擇器、可編程增益放大器、數(shù)字濾波器及增益、失調(diào)校準(zhǔn)引擎，不僅可簡(jiǎn)化采集系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、降低功耗，同時(shí)可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想選擇。但ADS1282是基于△-∑技術(shù)的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，存在較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)建立時(shí)間及通道延遲，只適合單通道、單A／D數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用，要獲得理想的采集精度，需對(duì)其內(nèi)部的濾波器和校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行正確設(shè)置，同時(shí)需在輔助電路、印刷電路板(PCB)設(shè)計(jì)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：
1)在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將微控制器、振蕩器等噪聲較大的數(shù)字元件與轉(zhuǎn)換器、模擬前端分開(kāi)放置，將數(shù)字元件放置在靠近電源輸入側(cè)以保持盡可能短的數(shù)字電流路徑，并與敏感的模擬元件分離。
2)將模擬電源與數(shù)字電源分開(kāi)供電，布線時(shí)模擬地AGND和數(shù)字地DGND僅在一點(diǎn)處連接。
3)為避免數(shù)字輸入時(shí)產(chǎn)生的紋波，在布線時(shí)可串接50 Ω左右的小電阻，并將電阻放置在信號(hào)源端(驅(qū)動(dòng)端)，未使用的數(shù)字輸入端不能懸空，需將它們接DVDD或GND。
4)如果模擬輸入信號(hào)存在較大的環(huán)境噪聲，需在模擬輸入前端加濾波電路。