3. Разработка цифровой части ацп

1. Выбор микросхемы ацп

Микросхема АЦП выбирается по следующим критериям: максимальная частота дискретизации, количество аналоговых каналов, разрядность АЦП, выходной код АЦП – параллельный.

Возьмем четырехканальную микросхему АЦП AD7825 фирмы Analog Devices, которая подходит для заданного варианта.

а) б)

Рисунок 3.1.1 – а) Функциональная схема AD 7825,

б) Расположение выводов AD 7825

Таблица 3.1.2 – Назначение выводов AD7825

Номер вывода	Обозна-чение	Назначение
1-3, 20-24	DB0-DB7	Выводы данных. Данные поступают с этих выводов на шину данных, когда и низкого уровня
4		Логический входной сигнал. По срезу этого сигнала начинается аналого-цифровое преобразование. Срез переключает устройство выборки и хранения в режим хранения. Обратно в режим выборки УВХ переключается спустя 120 нс после начала преобразования. Состояние проверяется в конце преобразования и если он имеет низкий уровень, то питание АЦП отключается
5		Логический вход. Сигнал выбора кристалла, используется, когда АЦП имеет общую шину данных с другими устройствами
6		Логический входной сигнал. Сигнал чтения используется для перемещения данных из выходного буфера АЦП на шину данных. При этом необходимо, чтобы сигнал также был низкого потенциала. Таким образом, для активации шины данных сигналы и должны быть низкого уровня
7	DGND	Вывод цифрового заземления
8		Логический выход. Опрокидывание этого сигнала в нулевой потенциал означает, что преобразование завершилось. Сигнал может быть использован для прерывания микроконтроллера
9,10	A0, A1	Адресные входы, задающие номер опрашиваемого входного канала
11		Логический вход. Используется для отключения питания. Когда сигнал низкого уровня, АЦП работает в режиме отключения питания. Питание АЦП будет включено, если высокого потенциала
12-15	Vin1-Vin4	Аналоговые входы. Ширина диапазона входных величин может составлять 2 В или 2.5 В и зависит от питающего напряжения Vdd. Центр этого диапазона можно задавать как любое число из диапазона напряжений от AGND до Vdd с помощью вывода Vmid. Если Vmid не использовать, то входной диапазон от AGND до 2 В (VDD = 3 В ± 10%) или от AGND до 2.5 В (VDD = 5 В ± 10%)
16	VMID	Центр диапазона входных напряжений. Использование не обязательно
17	VREF	Аналоговый вход/выход. Внешнее опорное напряжение подключается к этой ножке. Внутреннее опорное напряжение можно снимать с этого вывода
18	VDD	Вывод питания (3 В ± 10% и 5 В ± 10%)
19	AGND	Вывод аналогового заземления

АЦП AD7825 может работать в двух режимах. Использование того или иного режима зависит от состояния сигнала по прошествии приблизительно 100 нс после окончания преобразования.

Режим 1 – режим высокоскоростной работы АЦП.

Рисунок 3.1.3 – Временная диаграмма работы в режиме 1

Когда АЦП работает в данном режиме, не происходит отключения питания в период между преобразованиями. Таким образом, этот режим позволяет увеличивать показатели производительности. должен принимать высокий потенциал до окончания преобразования, т.е. до опрокидывания в низкий уровень. Новое преобразование не может начаться, пока не пройдет 30 нс после окончания чтения (время t3 на диаграмме).

Режим 2 – режим автоматического отключения питания.

При работе АЦП в этом режиме питание автоматически отключается по окончании преобразования. Сигнал на протяжении всего преобразования и по его окончании имеет низкий потенциал и продолжает таким оставаться даже, когда стал высоким, т.е. приблизительно через 100 нс после окончания преобразования. Отключение питания происходит максимум через 530 нс после принятия сигналом низкого уровня, когда принимает высокий потенциал. Включение питания происходит

Рисунок 3.1.4 – Временная диаграмма работы в режиме 2

по переднему фронту импульса сигнала . Параллельный интерфейс работает и при отключенном питании. Чтение может происходить и в то время, пока сигнал низкого уровня, как показано на рисунке, и когда происходит отключение питания.

Параллельный интерфейс.

Параллельный интерфейс АЦП AD7825 8-разрядный. На рисунке 3.1.5 приведена диаграмма синхронизации работы параллельного интерфейса.

Рисунок 3.1.5 – Временная диаграмма синхронизации работы параллельного интерфейса

До опрокидывания в низкий потенциал на адресных входах уже должен начать формироваться адрес следующего коммутируемого канала. Срез импульса переводит устройство в режим хранения, тем самым начиная преобразование. Когда преобразование завершено, сигнал окончания преобразования ( ) опрокидывается в низкий уровень, сообщая о том, что новые преобразованные данные помещены в выходной регистр АЦП. имеет низкий потенциал максимум в течение 110 нс. переводится в высокий уровень фронтом импульса высокого потенциала сигнала . Сигналы и должны иметь низкий потенциал, чтобы преобразованные данные могли передаться на шину данных. Можно оставить в низком состоянии, а данные считывать, используя сигнал .

Рисунок 3.1.6 – Типовая схема подключения АЦП к МП или МК