16位A/D转换器MAX1166的原理及应用
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增大字体摘要：MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位低功耗模数转换器，该转换器内带4.096Ｖ精密参考源，同时具有并行数据输出接口。文章介绍了该模数转换器的特性、功能及实际应用电路。
关键词：A/D转换 单片机 接口 MAX1166
１ 概述
ＭＡＸ１１６６是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的逐次逼近型１６位模数转换器，该芯片片内除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必须的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比较器和控制逻辑外，还集成了时钟、４．０９６Ｖ精密参考源和接口电路，其内部结构框图如图１所示。ＭＡＸ１１６６的数据总线为８位，因此与目前广泛使用的８位微处理器连接非常方便。
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ＭＡＸ１１６６的典型参数如下：
●并行数据输出接口：８位
●采样频率：１６５ｋｓｐｓ
●精度：最大线性误差±２ＬＳＢ，１６位无误码
●内部参考源电压：４．０９６Ｖ
●外部参考源电压输入范围：＋３．８～５．２５Ｖ
●模拟电压输入范围：＋４．７５～＋５．２５Ｖ
●数字电压输入范围：＋２．７～＋５．２５Ｖ
●小电流外部参考电源流为１．８ｍＡ内部参考电源流为２．７ｍＡ采样率在１０ｋｓｐｓ时的外部参考电源电流为０．１μＡ;
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●采用２０管脚ＴＳＳＯＰ封装。
ＭＡＸ１１６６共有２０个引脚，图２为其引脚排列图，这些引脚大体可分为三类。
第一类是电源类其中，模拟电源ＡＶＤＤ和数字电源ＤＶＤＤ应分别通过０．１μＦ的钽电容与模拟地和数字地相连接。而数字地ＤＧＮＤ和模拟地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
第二类为模数信号类其中，ＡＩＮ为模拟信号输入端；Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５为数字量并行输出口。
第三类是控制信号类其中ＣＳ 输入为转换启动端；Ｒ／ Ｃ（输入）为读取结果／模数转换控制端；ＥＯＣ（输出）用于指示转换结束；ＨＢＥＮ输入用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节；ＲＥＦＡＤＪ为参考电源选择端，该端通过０．１μＦ钽电容与模拟地相接时选择内部参考电源模式而当其直接与模拟电源相接时选择外部参考电源模式；ＲＥＦ为参考电源输入／输出端，选择内部参考电源时该脚应通过４．７μＦ钽电容接模拟地而选择外部参考电源时该脚为外部参考电源输入端。
２ ＭＡＸ１１６６的转换控制时序
ＭＡＸ１１６６的一次转换过程可分为三个阶段，即转换准备阶段、模数转换阶段和转换结果输出阶段。图３为其转换时序图。具体工作过程如下：
首先将Ｒ／ Ｃ管脚置低电平，然后在ＣＳ脚输入脉冲信号，ＭＡＸ１１６６会在ＣＳ的第一个脉冲信号的下降沿进入工作状态；并在ＣＳ的第二个脉冲信号下降沿启动Ａ／Ｄ转换。此脉冲信号的宽度最小应为４０ｎｓ。转换过程中，ＥＯＣ脚为高电平，并在经过约５μｓ转换完成后，ＥＯＣ脚电平变低以指示转换完成。当ＥＯＣ脚输出为低电平时，若将Ｒ／ Ｃ脚置为高电平，系统将在ＣＳ的第三个脉冲的下降沿把转换结果输出到数据总线上。
在数据转换过程中，通过检测ＥＯＣ脚的输出电平即可判断数据的转换状态。当ＥＯＣ输出为高电平时，表示数据转换仍在进行，此时不能读取数据；而当ＥＯＣ输出为低电平时，表明数据转换已经结束，此时可以读取数据。设置并行数据输出选择位ＨＢＥＮ为高电平可读取数据高８位；而设置ＨＢＥＮ为低电平则可读取数据低８位。
ＭＡＸ１１６６有两种工作模式，即稳定工作模式和低功耗工作模式。可由管脚Ｒ／ Ｃ在ＣＳ第二个脉冲下降沿的状态来决定选择哪种工作模式，Ｒ／ Ｃ 为低电平时，选择正常工作模式，为高电平时选择低功耗工作模式。
图3 MAX1166转换时序图
３ 典型应用电路
ＭＡＸ１１６６的总线接口为８位，该总线的接口速度相当快，可以和各种微处理器直接进行接口，因此ＭＡＸ１１６６与８位微处理器的连接电路相对比较简单。图４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口电路图。在本例中，由于单片机外围芯片仅有ＭＡＸ１１６６一片，所以，为简单起见，没有为之确定地址，即任意地址均可作为其地址。因为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信号脉冲宽度要求最小为４０ｎｓ，因此，对于单片机而言，只要对外部设备进行写操作，即会产生ＷＲ脉冲，其宽度为６个时钟周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振，其脉冲宽度为５００ｎｓ，所以可以将单片机的ＷＲ信号作为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ输入信号。至于Ｒ／ Ｃ 、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信号，只需连接到普通的锁存功能端口即可（如单片机的Ｐ１口）。
图４中，ＭＡＸ１１６６采用的是内部参考源。如果在ＣＳ信号的第二个脉冲下降沿使Ｒ／ Ｃ 为低电平，即选择了稳定工作模式，该模式的应用程序如下（该程序会将转换结果的高８位存放在片内存储器Ａ０单元，而将低８位存放在Ａ１单元）：
ＭＯＶ Ｒ０ ＃Ａ０ ；数据暂存区地址
ＳＡＭＰ ＣＬＲ Ｐ１．０ ；拉低Ｒ／ Ｃ电平，为
Ａ／Ｄ转换启动做准备
ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲＡ ；给ＣＳ第一个脉冲信
号，ＭＡＸ１１６６进入准
备工作状态
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲＡ ；给ＣＳ第二个脉冲信
号，启动Ａ／Ｄ转换
ＷＡＩＴ ＪＢ Ｐ１．２ ＷＡＩＴ ；如果转换结束，则进
入读数据子程序
ＲＥＤＡ ＳＥＴ Ｐ１．０ ；拉高Ｒ／ Ｃ电平，准备
读取数据
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲＡ ；给ＣＳ第三个脉冲信
号，开始读数据
ＳＥＴ Ｐ１．１
ＭＯＶＸ Ａ＠ＤＰＴＲ ；读取数据高８位
ＭＯＶ ＠Ｒ０ Ａ
ＩＮＣ Ｒ０
ＣＬＲ Ｐ１．１
ＭＯＶＸ Ａ＠ＤＰＴＲ ；读取数据低８位
ＭＯＶ ＠Ｒ０ Ａ
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４ 结束语
ＭＡＸ１１６６是一种１６位的Ａ／Ｄ转换器，它不仅具有分辨率高、转换速度快的特点，而且功耗低、体积小、接口方便、电路简单、动态特性良好。因而是电池供电的高精度数据采集系统的理想选择，具有广阔的应用前景。
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作者：佚名
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