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ADS7800是一个完整的12位采样模数转换器

时间:2019-9-10, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特征

333K样本/秒;标准±10V和±5V输入范围;

直流性能超温:无漏码1/2LSB积分线性误差3/4LSB微分线性误差;

AC性能超过温度:72db信噪比80db无杂散动态范围-80db总谐波失真内部采样/保持、基准、时钟和三态输出功耗:215mw最大封装:24针单宽倾角。

24导联SOIC

描述

ADS7800是一个完整的12位采样模数转换器,采用最先进的CMOS结构。它包含一个完整的12位逐次逼近A/D转换器,带有内部采样/保持、基准、时钟、微处理器控制的数字接口和三态输出驱动器。

ADS7800规定为333kHz采样率。转换时间出厂设置为最高温度2.70微秒,高速采样输入级确保最高温度3微秒的总采集和转换时间。精密的激光微调定标电阻器提供±5V或±10V的工业标准输入范围。

完全规定了交流和直流性能。基于线性和动态性能的两个等级可提供适合广泛应用的最佳价格/性能。

24针ADS7800可在塑料和侧焊密封0.3“宽浸渍,并在SOIC封装。它由+5V电源和-12V或-15V电源供电。ADS7800的温度范围在0°C至+70°C和-40°C至+85°C之间。

操作理论

ads7800结合了先进的cmos技术(逻辑密度、稳定的电容器和良好的模拟开关)的优点和burr brown在激光边缘薄膜电阻方面的成熟技术,提供了一个完整的采样a/d转换器。

一种基本的电荷再分配逐次逼近结构将模拟输入电压转换成数字字。图1显示了简化的3位电荷再分配A/D的操作。输入端的精密激光微调定标电阻器将标准输入范围(ADS7800为±10V或±5V)分成与内部电容器阵列的CMOS特性兼容的电平。

在采样模式下,msb电容器(s1)的电容器阵列开关处于“s”位置,使得msb电容器上的电荷与模拟输入信号的电压电平成比例,并且将其余的阵列开关(s2和s3)设置在“r”位置,以提供与参考源r的精确双极偏移EF。同时,开关sc也处于关闭位置,以自动将cmos比较器中的任何偏移误差归零。

当接收到转换命令时,开关s1打开以捕捉与采样命令时的输入电平成比例的msb电容器上的电荷,开关s2和s3打开以捕捉偏移电荷,开关sc打开以浮动比较器输入。通过将开关s1、s2和s3依次连接到位置“r”(连接到ref)或“g”(连接到gnd),改变比较器输入节点处产生的电压,电容器阵列上捕获的电荷现在可以在阵列中的三个电容器之间移动。

第一近似通过开关s1将msb电容器连接到ref,而开关s2和s3连接到gnd。根据比较器输出是高还是低,逻辑随后将把s1锁定在“r”或“g”位置,并通过将s2连接到ref和s3连接到gnd来进行下一次近似。当对这个简单的转换器进行三个连续的近似步骤时,比较器的电压电平将在gnd的1/2lsb之内,并且数据输出字将基于读取s1、s2和s3的位置。

操作

基本操作

图2显示了在转换模式下在±10V范围内操作ADS7800所需的简单连接电路。一转换命令到达引脚19,R/C,(脉冲采集引脚19低至少40ns)将ADS7800保持模式,开始转换。在转换期间,管脚21 busy将保持在低位,并且仅在转换完成并且数据已传输到输出锁存器之后才上升。因此,管脚21上信号的上升沿可用于从转换。此外,在转换过程中,忙碌信号将输出数据线置于hi-z状态并抑制输入线。这意味着管脚19上的脉冲被忽略,因此在转换期间不能启动新的转换,无论是由于杂散信号还是为了缩短ADS7800的周期。在读取模式下,引脚19的输入保持正常低,高脉冲用于读取数据并启动转换。在此模式下,插脚19上的R/C上升沿将启用输出数据插脚,并且来自先前转换的数据将变为有效。然后,下降沿将ADS7800置于保持模式,并启动新的转换。ads7800将在转换完成后立即开始获取新样本,即使在管脚21上的忙输出上升之前,并且将跟踪输入信号直到下一个转换开始,无论是在转换模式还是在读取模式下。与8位总线一起使用时,数据可以在插脚18 hbe的控制下以两个字节读出。在引脚18的低输入下,在转换结束时,将8个lsb的数据加载到引脚9至12和14至17的锁存器中。将销18调高,然后在销14至17上加载4个msb,并强制执行销9至12低。

模拟输入范围

ADS7800提供两个标准双极输入范围:?0V和?5V。如果需要?0V范围,模拟输入信号应连接到引脚1。需要±5V范围的信号应连接到引脚2。在任何一种情况下,这两个针脚中的另一个必须接地或连接到校准一节中描述的调整电路。

控制ADS7800

ADS7800可以很容易地连接到大多数基于微处理器的系统和其他数字系统。微处理器可以完全控制每个转换,或者ADS7800可以在独立模式下运行,仅由输入输出。完全控制包括启动转换并在用户命令下读取输出数据,在一个并行字中传输所有12位数据,或在两个8位中传输数据字节。三个控制输入(CS、R/C和HBE)均与TTL/CMOS兼容。

对于独立操作,ADS7800的控制是由连接到R/C.in的单个控制线完成。此模式,CS和HBE连接到GND。输出数据显示为12位字。独立模式用于包含不需要完全总线接口功能的专用输入端口的系统。转换由R/C上的从高到低转换启动。当R/C高而忙则高。因此,有两种可能的操作模式:可以用正脉冲或负脉冲启动转换。在这两种情况下,R/C脉冲必须保持最低40ns。图6说明了由R/C脉冲启动转换时的定时,该脉冲在转换期间变低并返回高。在这种情况下(转换模式),三态输出响应于下降沿进入hi-z状态,并在转换完成后启用对数据的外部访问。

图7说明了启动转换时的计时,通过正的R/C脉冲。在该模式(读取模式)中,在R/C的高部分期间启用前一个转换的输出数据。新的转换从R/C的下降沿开始,三个状态的输出返回到hi-z状态直到下一次出现高的r/c。

转换开始

ADS7800上的转换仅由负片启动R/C上发生的转换,如表I所示。没有其他状态或转换的组合将启动转换-锡安。如果CS或HBE过高,则转换被抑制,或者如果忙得太少。CS和HBE应该是稳定的在R/C转换前至少25ns。开始转换的时序关系如图8所示。

busy输出仅在转换过程中处于低位,指示转换器的当前状态。在此期间,三态输出缓冲区保持在hi-z状态,因此在转换期间无法读取数据。在此期间周期,三个数字输入的附加转换(cs,R/C和HBE)将被忽略,因此转换不能过早终止或重新启动。

内部时钟

ADS7800有一个内部时钟,工厂对其进行了调整,使其达到2.47微秒的典型转换时间,并在2.7微秒的整个工作温度范围内达到最大转换时间。无需进行外部调整,保证最大捕获时间为300微秒,在转换脉冲接近时保证吞吐量性能。3磅。

读取数据

转换启动后,输出缓冲区保持在hi-z状态,直到以下三个逻辑条件;同时满足:R/C高,忙高,CS低。在满足这些条件后,根据hbe的状态启用数据线。时序关系和规格见图9。

参考旁路

插脚3(REF)应使用22μF至47μF的钽电容器旁路。此处可接受2V或更高的额定工作电压。此引脚用于提高内部参考电路的系统精度,不建议用于驱动外部信号。如果在外部使用ADS7800基准有重要的系统原因,则必须适当缓冲引脚3的输出。

“热插口”注意事项

两个独立的+5V vs引脚23和24用于最小化数字瞬态引起的噪声。如果一个引脚通电,而另一个没有通电,ADS7800可能会“闭锁”并产生过大电流。在正常操作中,这不是问题,因为两个引脚将焊接在一起。然而,在评估、进货检验、维修等过程中,如果存在“热插座”的可能性,则应注意仅在ADS7800被插座后才为其供电。

最小化“小故障”

将外部瞬态耦合到A/D转换器中可能会导致难以调试的错误。除了前面关于电源布局、旁路和接地的讨论外,还可以采取其他一些有用的步骤来获得使用ADS7800的系统的最佳模拟性能。这些潜在的系统问题源在开发新系统和查找breadboard错误的原因时特别重要。

首先,应注意避免在采样和转换过程中的关键时间出现故障。由于ADS7800具有内部采样/保持功能,信号这使它进入保持状态(R/C变低)是至关重要的,因为它将在任何采样/保持放大器上。R/C下降沿应锋利,并具有最小的响声,尤其是在下降后20 ns内。虽然通常不需要,但在进行位决策时,避免ADS7800出现故障也是一个好的做法。由于上述讨论要求快速、干净地上升和下降r/c,因此将转换脉冲的上升沿保持在作出比特决定的时间之外是有意义的。换言之,转换脉冲应短(小于100ns以便在msb判定之前转换),或相对长(大于2.75μs以便在lsb判定之后转换)。


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