2阶Δ-∑调节器ADS1202的原理和应用

ADS1202灵活的接口电路如图6所示。控制信号M0和M1进入解调器，解调输入码并选择所需的工作方式。来自解码器的五个解码信号分别控制RC振荡器、多路复用器MUX1、MUX2、MUX3以有MUX4。当使用内部RC振荡器时，来自解码器的控制信号可控制RC振荡器。同时，MUX1用INTCLK信号作MUX1输出信号的信号源，被送至编码产生器。如果使用外部时钟，则来自解码器的控制信号将使内部的RC振荡器禁用，并确定MUX1的位置。以便于EXTCLK提供MUX1的输出信号作为编码产生器的输入。

MUX2可用于选择输出时钟OCLK。设计时，可使用来自解码器的控制信号控制输出时钟。本设计中的两个信号均来自编码产生器，其中一个是一半的时钟频率（CLK/2），另一个是四分之一的时钟频率（CLK/4），这两个时钟即可用作MUX2的输入时钟信号。在OCLK信号上，根据CLK/2或CLK/4入时钟信号。在OCLK信号上，根据CLK/2和CLK/4控制信号将选择两种不同的输出方式。编码产生器接收来自MUX1的时钟信号并把产生的Δ-∑调制时钟分成CLK/2和CLK/4时钟。同时，来自Δ-∑调节器的连续的数据串被编码器精心处理，以产生成对的二进制码，然后由编码器输出到MUX3。

MUX3用于选择输出bit连续数据MDAT的来自。来自解码器的控制信号控制MDAT的来源。进入MUX3的两个信号一个直接来自于Δ-∑调节器，另一个来自于编码器。

解码器的控制信号可以对MDAT信号选择两种不同的输出方式：即Δ-∑调帛器的一位连续数据，或相同信号的成对二进制码。来自解码器的最后一个控制信号用于控制MUX4，MUX2则用于选择输入或输出时钟、MCLK信号。解码器的控制信号控制着时钟的方向，从MUX2进入MUX4的一个信号作为时钟信号OCLK，另一个信号离开MUX4，并提供一个输入给MUX1作为外部时钟EXTCLK。来自解码器的控制信号MCLK的方式，有两种：可以选择两种不同的方式，一种是内部时钟信号的输出，另一种是外部时钟信号的输入。使用五个控制信号的解码电路，可通过多路复用器设定理想的工作方式。

3．6 工作方式的设置

ADS1202有四种工作方式可供选择，具体选哪一种由管脚M0和M1来决定，其选择方式如表2所示。

表2 工作方式的选择

4 应用设计实例

ADS1202以方式0工作时的典型应用电路如图7所示。该电路通过分流电阻RSENSE来测量电机的电枢电流。为了得到更好的性能，信号先要被滤波。R2和C2用于滤除同相输入端上的噪声，R3和C3用于滤除后相输入端上的噪声，而C4与R2、R3相结合则可用来滤除共模输入噪声。在这个电路中，分流电阻经三条线与ADS1202相连。

芯片的工作电源取自于IGBT上面的驱动电源，为了对电源滤波，建议连接一个0.1μF的去耦电容，如要更好的滤波，可以另外再加一个1μ~10μF的电解电容。ADS1202的工作方式控制管脚M0和M1都要接低电平。两个输出信号MCLK和MDAT都要直接与光电耦合器相连，因为输出级有能力去提供和吸入相同的电流，所以连接光电耦合器可以传输正向或反向信号，而不需要给光耦二极管并联放电电阻，原因是输入驱动器有能力保持LED二极管输出放电。数字信号处理芯片（DSP）C28X或C24X可以直接连到光耦的两个通道的输出端，在这个电路中，到达C28X或C24X的信号是标准的Δ-∑调制信号，并直接与SPICLK和SPISMO引脚相连。Δ-∑变换器不需要有串行数据的字同步。

图7

    当需要减少元件时，ADS1202以方式2工作时的电路如图8所示。图中，管脚M1为高电平，而M0为低电平，仅同相输入信号要被滤波，R2和C2用于滤除同相输入端上的噪声，反相输入端直接与GND管脚相连。来自ADS1202的输出信号是曼彻斯特码，在这种情况下仅传输一路信号，因此可用一个光电耦合器通道来代替两个通道。

5 设计印刷电路板时应注意的问题

5．1 工作电源

在设计印刷电路板时，通常仅需要VDD一个电源，如果在线路板上有分开的模拟和数字电源，那么将ADS1202电源同模拟电源相连较为适宜。控制噪音的另一种方法是在ADS1202电源上连接一个10Ω电阻。在ADS1202的电源管脚上连接一个电阻和去耦电容可获得更好的滤波效果。使用的模拟电源必须稳定性好、噪声低。对ADS1202来说，更高的分辨率及电源抑制比将是十分必要的。数字电源含有高频噪声，有可能耦合到ADS1202的模拟部分。这种噪音可能来自于开关电源、单片机或数字信号处理芯片。通常，外部的数字滤波器能以MCLK的整倍数抑制高频噪音。仅仅这些频率以下和以上的噪音将混入数字滤波器的传输频带，从而影响变换结果。例如：在接通电源后，ADS1202的输入、VIN+、VIN-和MCLK还不出现，这种情况将引起锁存。在接通电源之后如果这些信号出现，串连电阻将被用来限制输入电流。要确定ADS1202和不同电源之间的适当连接，实验是最好的方法。

图8

    5．2 接地

设计时把模拟和数字电路部分必须小心清楚的分开，每一部分都要有它们自己的地线，并且不能重迭。变换器下面不要连接地线，但应把两者用适当的信号线相连。对于多个变换器，连接的两上地线要尽可能靠近所有变换器的一个中心区域。在某些情况下，要找到把两个地线连到一起的最佳点，必须通过实验。

5．3 电路的去耦

在ADS1202的电路设计中，一定要用好去耦元件，所有的支耦电容，特别是0.1μF的陶恣电容一定要尽可能地安放在靠近去耦管脚。为对VDD至GND去耦，必须将1μF和10μF电容器与0.1μF电容并联在一起。对VDD至GND去耦至少要用一个0.1μF的陶瓷电容，另外，加到每一个数字元件上的电源也应如此。