用USB捕獲16位電壓測(cè)量數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)

USB已經(jīng)成為連接PC的接口選擇。所有現(xiàn)代PC上都有USB接口，它提供標(biāo)準(zhǔn)化的連接器，可以為外設(shè)提供5V電源，以及最多達(dá)100mA的電流。圖 1 中的電路組合了Maxim公司(www.maxim-ic.com)的一片低功耗16位ADC MAX1168，與一個(gè)小型USB接口模塊，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的八通道、16位測(cè)量系統(tǒng)。MAX1168有八個(gè)輸入通道、一個(gè)SPI（串行外設(shè)接口）端口、一個(gè)4.096V基準(zhǔn)電壓，以及一個(gè)時(shí)鐘振蕩器。MAX1168工作在5V電壓下，可以轉(zhuǎn)換為單個(gè)通道、在一個(gè)通道上完成多次轉(zhuǎn)換，或者順序掃描多個(gè)通道，并在片上存儲(chǔ)測(cè)量的數(shù)據(jù)。

USBmicro公司(www.usbmicro.com)的U421 USB 接口模塊基于Cypress(www.cypress.com)的CY7C63743控制器，提供多至16 I/O線以及一個(gè)將某些I/O線用作 SPI 端口的選項(xiàng)，可選時(shí)鐘速率62.5 kHz、500 kHz、1 MHz或2 MHz。U421上的硬件可以訪問 SPI 讀寫設(shè)備，器件的通用I/O線可以作為從選擇線，應(yīng)付多種SPI設(shè)備。一個(gè)I/O線用于控制MAX1168的片選輸入。當(dāng)與HID（人/機(jī)接口設(shè)備）一起使用時(shí)，U421 USB控制器能夠以高達(dá)800字節(jié)/秒的速度傳輸數(shù)據(jù)。USB端口增加了降低噪聲的濾波功能，并能為電路提供5V電源。

MAX1168的采樣保持電路必須采集輸入電壓，并在3ms時(shí)間內(nèi)為其45 pF的保持電容器充電，因而需要一個(gè)快速放大器來減小采集誤差。MAX4230現(xiàn)有雙芯和四芯版，提供10 MHz帶寬、2V/ms轉(zhuǎn)換速率、滿擺幅的輸入與輸出，以及在5V 電壓或低至2.7V電壓下運(yùn)行的能力。MAX4230的偏置電流典型值為50 pA，可以在不影響精度情況下有相當(dāng)高的輸入阻抗。

為提供過壓保護(hù)以及輸入電壓定標(biāo)功能，每個(gè)緩沖放大器的輸入端都有一個(gè)100kΩ精密匹配的電阻分壓器。本應(yīng)用使用了Maxim公司的 MAX5490VA10000 10:1分壓器，它提供1/11的定標(biāo)因數(shù)，可以在687.5mV分辨率下達(dá)到45V的最高可讀輸入。

評(píng)估軟件用微軟(Microsoft) Visual Basic.Net標(biāo)準(zhǔn)版，該軟件通過USBm.dll（動(dòng)態(tài)鏈接庫）文件為 U421提供指令。演示程序設(shè)置MAX1168掃描所有八個(gè)通道，并顯示結(jié)果。當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，可以用VB(Visual Basic) 方式設(shè)置輸入分壓器的基準(zhǔn)電壓、選擇掃描時(shí)間，以及啟用八個(gè)輸入通道中的任意一個(gè)作屏幕顯示（圖2）。