MAXl320型A/D轉(zhuǎn)換器及其在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用
隨著芯片制造工藝的不斷發(fā)展及用戶對數(shù)據(jù)實時性要求的不斷提高。同時采樣A/D轉(zhuǎn)換器在實時性方面的巨大優(yōu)勢使其應(yīng)用越來越廣泛。MAXl320是Maxim公司最新推出的并行14位8通道同時采樣器.其基本特征和參數(shù)如下:
●速度高,轉(zhuǎn)換8通道的時間可達(dá)3.8μs,每通道的吞吐量達(dá)到250kps;
●模擬供電電壓+4.75V一+5.25V。數(shù)字供電電壓+2.7V~+5.25V,無需電平轉(zhuǎn)換便可以直接與絕大多數(shù)的處理器直接相連;
●電壓轉(zhuǎn)換范圍為+5V;
●16.6MHz的14位雙向并行接口可與高速CPU直接相連;
●無需校準(zhǔn);
●雙極性輸入,無需負(fù)電源,提供+16.5V過壓保護(hù);
●先進(jìn),先出(FIFO)功能,減少接口開銷,并可在轉(zhuǎn)換結(jié)束或轉(zhuǎn)換之間讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果;
●典型模擬電流輸入為.46mA.最大數(shù)字電流輸入為1.6mA.典型輸入阻抗8.66kΩ;
●動態(tài)特性:SFDR=90dBc.SINAD=76.5dB,直流精度為±2LSB INL,±ILSBDNL;
●7rmnx7mm,48引腳TQFP封裝;
●可工作在擴(kuò)展級溫度范圍(一40°~+85℃)。
2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能
MAXl320內(nèi)部集成了帶寬為IOMHz的S/H、+2.5V參考電壓、內(nèi)部時鐘、8x14位SRAM以及選通采樣通道的配置寄存器
等。MAXl320內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中配置寄存器的設(shè)置如下:數(shù)據(jù)位DO—D7依次對應(yīng)于模擬輸人通道CHO—CH7.向其位寫1選擇相應(yīng)通道,寫O則關(guān)閉該通道。配置寄存器需同ALLON引腳一起決定通道是否選通。
引腳功能說明:
AVDD:模擬電源輸入引腳。接+4.75V一+5.25V模擬電源;
AGND:模擬地;
CH0一CH7:模擬量輸入通道CH0一CH7;
MSV:中值電壓旁路;
INTCLK/EXTCLK:時鐘模式選擇輸入。該引腳接AVm選擇內(nèi)部時鐘,接AGND選擇外部時鐘輸入;
REFMS:中值基準(zhǔn)旁路或輸入。應(yīng)用時需將REFMS與REF連接。若采用內(nèi)部基準(zhǔn).用一個不低于0.01μF。的電容將REFMS/REF節(jié)點旁路到AG-ND;若采用外部基準(zhǔn),用+2V一+3V的外部電壓驅(qū)動REFMS/REF節(jié)點:
REF+:正基準(zhǔn)旁路。應(yīng)用時用一個0.1μF電容將REF+旁路到AGND,同時用一個2.2μF。電容和一個O.1μF電容將REF+旁路到:REF-;
REF一:負(fù)基準(zhǔn)旁路;應(yīng)用時用一個0.1μF電容將。REF-旁路至AGND。同時用一個2.2μF電路和一個0.1μF電容將REF一旁路到REF+;
DO—D13:14位并行數(shù)據(jù)總線;
DVDD:數(shù)字電源輸入引腳;
DGND:數(shù)字地;
EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出。低電平表明一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。在下一個CLK(上升沿或CONVST下降沿時變回高電平;
EOLC:最后轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出。低電平表明最后一個通道的轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)CONVST跳變到低電平為下一次轉(zhuǎn)換時序做準(zhǔn)備時,EOLC跳變到高電平;
CLK:外部時鐘輸入引腳;
SHDN:掉電輸入引腳。該引腳為低電平選擇正常模式,為高電平選擇掉電模式。器件進(jìn)入低功耗狀態(tài);
ALLON:通道使能輸入。該引腳接高電平使能所有的輸入通道(12H0一CH7),接低電平則只有被選中的通道才進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;
CS:片選輸入,低電平選通電路;
RD:讀選通.將RD置為低電平將啟動一次并行數(shù)據(jù)總線的讀操作;
WR:寫選通。將WR置為低電平將啟動一次寫操作,主要是對配置寄存器的操作;
CONVST:啟動轉(zhuǎn)換輸入引腳。CONVST為高電平時將啟動轉(zhuǎn)換過程。模擬輸入在CONVST的上升沿采樣。
3 MAXl320典型連接
MAXl320的典型連接如圖2所示.其中DVm引腳可接至+2.7V~+5.25V的數(shù)字電壓。值得注意的事。為了提高A/D轉(zhuǎn)換的精度。最好將數(shù)字地和模擬地分開走線.然后用零歐姆電阻或磁珠在一點相連。
4 在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)中.對各種模擬量的實時性要求很高.而MAX1320的同時采樣和高速轉(zhuǎn)換功能很好的解決了這個問題。在筆者參與設(shè)計的一套基于DSP的微機(jī)保護(hù)裝置中.采用兩片MAXl320采集16路電壓電流信號.不但大大簡化了采樣部分軟硬件設(shè)計的工作量。而且很好的解決了各種模擬量的速度和精度問題.從而使該套微機(jī)保護(hù)裝置的整體性能得到極大的提高。
在硬件設(shè)計方面,DSP采用TI公司的TMS320LF2407A,通過地址線A14、A15和DSP的外部I/O空間選通引腳IS譯碼選通MAXl320。DSP的IOPBl和IOPB2接兩片MAX1320的CONVST引腳來啟動A/D轉(zhuǎn)換(可以選擇8路或16路同時采樣),MAXl320的EOLC引腳接DSP的IOPB3和IOPB4.通過查詢這兩個引腳來判斷A/D轉(zhuǎn)換是否完成。圖3是MAXl320應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采樣部分的結(jié)構(gòu)框圖。