Аппаратная реализация АЦП

Аппаратная реализация АЦП. В качестве аналого-цифрового преобразователя будем использовать устройство фирмы Analog Device AD7825. Табл.2.Основные параметры AD7825 Разрядность8Число аналоговых входов4Частота дискретизации2 МГцФормат выходных данныхпараллельныйНапряжение питания В, ном.3 5 ВПотребляемая мощность мВт макс.36Опорное напряжение внутр.внешн.внутр.внешн. Тактовый сигнал внутр.внешн. NA а б Рис.4. а Функциональная схема AD7825, б Расположение выводов AD7825 Табл.3. Назначение выводов AD7825 Номер выводаОбозна-чениеНазначение1-3, 20-24DB0-DB7Выводы данных.

Данные поступают с этих выводов на шину данных, когда и низкого уровня 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 Логический вход. Сигнал выбора кристалла, используется, когда АЦП имеет общую шину данных с другими устройствами 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 уровня7DGNDВывод цифрового заземления Логический выход.

Опрокидывание этого сигнала в нулевой потенциал означает, что преобразование завершилось. Сигнал может быть использован для прерывания микроконтроллера9,10A0, A1Адресные входы, задающие номер опрашиваемого входного канала Логический вход. Используется для отключения питания. Когда сигнал низкого уровня, АЦП работает в режиме отключения питания. Питание АЦП будет включено, если высокого потенциала12-15Vin1-Vin4Аналоговые 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 1016VMIDЦентр диапазона входных напряжений. Использование не обязательно17VREFАналоговый входвыход. Внешнее опорное напряжение подключается к этой ножке.

Внутреннее опорное напряжение можно снимать с этого вывода18VDDВывод питания 3 В 10 и 5 В 1019AGNDВывод аналогового заземления Табл.4. Логика работы АЦП AD7825 A1A0Активный аналоговый вход00VIN 101VIN 210VIN 311VIN 4Табл.5. Временные характеристики AD7825 Параметр5 В 103 В 10Единицы измеренияХарактеристика параметраt1420420нс maxВремя преобразованияt22020нс minДлительность импульса t33030нс minВремя между фронтом импульса высокого потенциала сигнала и срезом t4110 70110 70нс max нс minДлительность импульса t51010нс maxВремя между фронтом импульса высокого потенциала и высоким уровнем t600нс minВремя, в течение которого опрокидывается в низкий уровень, когда низкийt700нс minЗадержка между и t83030нс minДлительность импульса t91020нс maxВремя между опрокидыванием в низкий потенциал и непосредственной выдачей данных на шину данныхt105 205 20нс min нс maxВремя между принятием высокого уровня и выдачей на шину данных последнего битаt111010нс minВремя между началом установления адреса следующего коммутируемого канала и срезом t121515нс minВремя, в течение которого еще продолжает формироваться адрес следующего коммутируемого канала, когда опрокидывается в низкий потенциалt13200200нс maxВремя между срезом и началом нового преобразованияtPOWER UP2525мs typДлительность импульса высокого потенциала при использовании встроенного источника опорного напряженияtPOWER UP11мs maxДлительность импульса высокого потенциала при использовании внешнего 2.5V источника опорного напряжения 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 Рис.5. 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 Рис.6. 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 7 приведена диаграмма синхронизации работы параллельного интерфейса. Рис.7. 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. Cхема подключения АЦП Рис.8. Типовая схема подключения АЦП к МП или МК AGND и DGND соединяются вместе для хорошего подавления шума. Параллельный интерфейс осуществлен, используя 8-битную шину данных.

Опрокидывание в низкий уровень разрешает начало преобразования, при этом сигнал высокого уровня. По окончании преобразования сигнал становится низким, что используется для начала программы обработки прерываний в микропроцессоре или микроконтроллере. Vref и Vmid подключены к блоку питания AD780 2.5 В, а Vdd подключен к источнику напряжения от 4,5 В до 5,5 В. АЦП может работать в режиме пониженного энергопотребления низким уровнем потенциала на выводе, при этом при поступлении фронта высокого потенциала на или , АЦП включает сво питание смотри описание работы.

Если энергопотребление является важной проблемой, то отключение питания должно быть предусмотрено сразу после окончания преобразования. Параллельный порт позволяет подключать данный АЦП к микроконтроллерам различных серий. На рисунке 9 показано подключение АЦП к MCS-51. Рис.9. Подключение АЦП к МCS-51 Сигнал обеспечивает запрос прерывания на МК-51, когда заканчивается преобразование и данные готовы.

Port 0 может быть использован как в качестве входного, так и в качестве выходного порта, а может использоваться в качестве двунаправленного. В последнем случае он используется как входной для данных и как выходной для выдачи младшего байта адреса. Регистр-защелка используется для хранения младшего байта адреса, а старший байт адреса поступает с порта 2 микроконтроллера.

На выводах порта 2 остатся постоянное значение при адресации АЦП, так как они не используются для ввода данных как в случае порта 0.