同步采樣A／D轉(zhuǎn)換器AD7262原理及應(yīng)用

AD7262主要通信方式為SPI四線式。由于AD7262無法控制何時(shí)通信，故只能工作在從模式下。主控制器LPC2378的P0．15提供通訊時(shí)鐘信號(hào)SCLK。CS為片選輸入。DOUTA或DOUTB為SPI的數(shù)據(jù)輸出端。SPI的數(shù)據(jù)輸入端為PD0／DIN。電路設(shè)計(jì)時(shí)，通過LPC2378向AD7262內(nèi)部寫入相關(guān)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)各類動(dòng)態(tài)配置。圖3和圖4為串行接口讀寫時(shí)序圖。串行時(shí)鐘SCLK提供轉(zhuǎn)換時(shí)鐘及AD7262轉(zhuǎn)換后傳輸信息的控制。對(duì)于片內(nèi)2個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器，AD7262有相應(yīng)的2個(gè)輸出引腳。數(shù)據(jù)從AD7262的DOUTA和DOUTB讀取。用戶可選用其中一個(gè)輸出數(shù)據(jù)。

在CS下降沿，跟蹤保持器處于保持模式。此時(shí)，采樣、轉(zhuǎn)
換同時(shí)被初始化模擬輸入。這需要至少19個(gè)SCLK周期。第19個(gè)SCLK的下降沿到來時(shí)，AD7262恢復(fù)至跟蹤模式，并設(shè)置DOUTA、DOUTB為使能。數(shù)據(jù)流由12位組成，MSB在前。轉(zhuǎn)換結(jié)果MSB在SCLK第19個(gè)周期的下降沿由微控制器在第20個(gè)時(shí)鐘SCLK的下降沿或上升沿讀取。上升沿還是下降沿取決于所使用的SCLK的頻率。如SCLK最大頻率為40 MHz時(shí)，其讀取數(shù)據(jù)時(shí)間是23 ns，則導(dǎo)致2 ns的建立時(shí)間。而這2 ns的建立時(shí)間無法與微控制器匹配。在這種情況下，就需要在時(shí)鐘SCLK的上升沿開始讀數(shù)據(jù)。這樣，轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB位在第19個(gè)SCLK下降沿，延遲15 ns，并在第20個(gè)周期SCLK的上升沿才被讀出。依此類推，至第30個(gè)SCLK下降沿A／D轉(zhuǎn)換器輸出LSB，在第31個(gè)SCLK上升沿讀出。反之，如果SCLK為32 MHz時(shí)，則下降沿讀數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)中SPI的通信時(shí)鐘頻率(LPC2378的P0.15)小于32 MHz，所以在時(shí)鐘的下降沿由LPC2378讀寫數(shù)據(jù)。為提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，可加入一定阻值的耦合電容。
3．2 軟件設(shè)計(jì)
AD7262內(nèi)含6個(gè)寄存器，分別是A／D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果寄存器、控制寄存器、A／D轉(zhuǎn)換器A和B的內(nèi)部失調(diào)寄存器、A／D轉(zhuǎn)換器A和B通道的外部增益寄存器?？刂萍拇嫫鞴灿?2位，其中，RD3～RD0是寄存器選擇位。
由于LPC2378和AD7262都兼容SPI接口，兩者的編程只需按照時(shí)序圖進(jìn)行即可。此外LPC2378還有許多其他類型接口，所以便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,詳細(xì)流程參見圖5。

軟件設(shè)計(jì)中需要注意：CAL引腳在CS為低電平前必須至少保持2μs高電平以確保第一個(gè)轉(zhuǎn)換周期中校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。如果在這段時(shí)間內(nèi)，CAL出現(xiàn)低電平，將導(dǎo)致校準(zhǔn)結(jié)果不準(zhǔn)確。但如果繼續(xù)為高電平，下一個(gè)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換則是準(zhǔn)確的。另外在A／D轉(zhuǎn)換過程中，CAL若出現(xiàn)高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果也將不正確。AD7262的校準(zhǔn)是在測(cè)量過程中，A／D轉(zhuǎn)換前進(jìn)行的。在測(cè)量過程中先校準(zhǔn)再采樣保持。與編程寫寄存器，在時(shí)序上要分開。此外使用SPI接口，只有硬件復(fù)位是不夠的，還要使用軟件復(fù)位以保證讀寫數(shù)據(jù)的正確性。實(shí)際應(yīng)用中，要將數(shù)字和模擬部分地線隔離。整個(gè)軟件部分采用串口讀寫寄存器完成。

4 結(jié)束語
與其他A／D轉(zhuǎn)換器相比，AD7262除了轉(zhuǎn)換速度快、接口簡(jiǎn)單、低功耗、控制功能較強(qiáng)的特點(diǎn)外，還具有內(nèi)嵌PGA、自動(dòng)校準(zhǔn)、同步采樣等特點(diǎn)，適合于不同信號(hào)強(qiáng)度級(jí)別的多種電極傳感器的信號(hào)檢測(cè)、控制和電機(jī)控制系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于物理勘探電法實(shí)驗(yàn)儀器中，實(shí)現(xiàn)A-B和M-N的電極同步電壓測(cè)量，效果較好。