16位串行模数转换器MAX1132的特性及应用

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:27:44

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摘要：MAX1132是美国MAXIM公司生产的16位串行模数转换器，文章介绍了MAX1132的工作原理、接口特点及使用方法，给出了它在数据采集系统中的硬件电路和软件程序。

关键词：模数转换器；MAX1132；数据采集

１　引言

模数转换器（ＡＤＣ）是现代测控中非常重要的环节，它一般分为串行模数转换器和并行模数转换器。后者虽然传输速度快，但引脚多、体积大、占用单片机口线多；而串行ＡＤＣ的传输速率也可以做的很高，并且具有体积小、功耗低、占用单片机口线少等优点。因此，串行ＡＤＣ的应用越来越广泛。

ＭＡＸ１１３２是ＭＡＸＩＭ公司生产的单电源、低功耗、１６位、单／双极性转换的高精度串行逐次逼近型ＡＤＣ。其内部带有跟踪／保持及校准电路，可使用内部或外部参考电压及时钟。采样速率最高可达到２００ｋｓｐｓ最低消耗电流为７．５ｍＡ。若工作于关闭模式，消耗电流可降低到２．５μＡ。该ＡＤＣ可应用于工业过程控制、数据采集系统、便携式数据记录、医疗或掌上设备以及系统检测等领域。

２ＭＡＸ１１３２的引脚功能

ＭＡＸ１１３２是可编程的单通道ＡＤＣ，采用２０引脚ＳＳＯＰ封装形式，其引脚排列如图１所示。各引脚的功能如下：javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

ＲＥＦ：参考电压缓冲输出／ＡＤＣ参考电压输入，可用作模数转换的参考电压；

ＲＥＦＡＤＬ：参考带隙输出端／参考带隙缓冲输入端；

ＡＧＮＤ：模拟地；

ＡＶＤＤ：＋５Ｖ±５％模拟电源；

ＤＧＮＤ：数字地；

ＳＨＤＮ：关闭控制输入端；

Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２：分别为用户可编程输出０，１，２；

ＳＳＴＲＢ：串行选通输出端；

ＤＯＵＴ：串行数据输出端；

ＲＳＴ：复位引脚；

ＳＣＬＫ：串行数据时钟输入端；

ＤＶＤＤ：＋５Ｖ±５％数字电源；

ＤＩＮ：串行数据输入端；

ＣＳ：片选端；

ＣＲＥＦ：旁路缓冲参考端；

ＡＩＮ：模拟输入端。

３　工作原理

ＭＡＸ１１３２通常由时钟将控制字节从串行数据输入端(ＤＩＮ)打入其内部移位寄存器，以决定其工作模式并启动转换。当ＣＳ变低或一次转换(或校准)结束以后，ＤＩＮ端接收到的第一个逻辑“１”被定义为控制字节的开始位（ＭＳＢ）。在该位到达前，由时钟打入ＤＩＮ的逻辑“０”均无效，ＤＩＮ的每位数据均在每个ＳＣＬＫ的上升沿打入ＭＡＸ１１３２内部移位寄存器。值得注意的是：如果在当前的转换完成以前，一个新的开始位被时钟打入的话，当前的转换就会被中断，同时开始新的输入信号采集。

ＭＡＸ１１３２可用外部或内部时钟完成逐次逼近转换，但两种模式均用外部时钟将数据移入器件或从器件中移出。在外部时钟模式下，数据的移入移出和转换步骤均由外部时钟控制。内部时钟模式下的转换时钟由ＭＡＸ１１３２内部时钟发生器产生，速率最高可达８ＭＨｚ。一般要求完成一次转换的周期是８个ＳＣＬＫ的整数倍。ＭＡＸ１１３２具有短采集（２４ＳＣＬＫ）和长采集（３２ＳＣＬＫ）两种工作模式。单极性输入时，直接输出二进制数；双极性输入时，输出的是二进制补码。

ＭＡＸ１１３２还带有３个用户可编程的输出口(Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２)，它们均采用推挽式ＣＭＯＳ输出，可用来驱动多路转换开关或ＰＧＡ。这三个编程口在缺省状态下的输出均为零，并且在硬件关闭模式期间均保持不变，此外，它们在上电置位时，也均被置零。

图2

４　ＭＡＸ１１３２的应用

在笔者研制开发的网络地电影像仪系统中，由于需要检测的地电信号的幅值范围较大，检测信号精度要求高，信号采集时间短，而且需要采集的信号通道多，因此对ＡＤＣ的性能提出了很高的要求。而ＭＡＸ１１３２具有双极性转换模式，转换的电压范围可达到－１２Ｖ～＋１２Ｖ，比其他ＡＤＣ转换电压范围要宽；它的精度达到１６位，转换速度最高可达到２００ｋｓｐｓ，足以满足系统对精度和速度的要求；虽然它内部没有集成多路转换开关，但本身带有三个用户可编程输出口，可以很方便地控制一个多路转换开关，以满足系统信号采集通道多的要求；ＭＡＸ１１３２采用单电源供电，内部带有参考电压，可简化外围电路，而且使用方便。基于以上特点，笔者选用了ＭＡＸ１１３２。

图２为ＭＡＸ１１３２与单片机进行接口的电路。图中将ＭＡＸ１１３２的ＣＳ与单片机Ｐ１．０脚相连，ＭＡＸ１１３２的片选端由单片机经Ｐ１．０脚发出信号选通；控制字节由单片机Ｐ１．１脚输出到ＡＤＣ的ＤＩＮ端；转换结果则由Ｐ１．２脚从ＡＤＣ的ＤＯＵＴ端读入单片机，读取转换数据的时钟ＳＣＬＫ可由Ｐ１．４脚依次发出高低电平来构成；Ｐ１．３脚接至表示ＭＡＸ１１３２工作状态的串行选通输出ＳＳＴＲＢ，单片机则通过Ｐ１．３脚查询ＡＤＣ的工作状态；Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２三个输出连接到多路转换开关以控制转换通道的切换，而进行逐次逼近转换的时钟则由ＭＡＸ１１３２内部时钟发生器产生。

本应用选用ＭＡＸ１１３２双极性、内部时钟、短采集模式的工作方式，其工作时序如图３所示。图中，ｔＡＣＱ是采集输入信号的时间，ｔＣＯＮＶ是进行转换所需要的时间。由图可以看出，ＭＡＸ１１３２在片选ＣＳ有效、开始位由ＤＩＮ端

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