12位500kHz六通道同時采樣的A/D轉(zhuǎn)換器ADS7864及其應(yīng)用

ADS78發(fā)4是德州儀器（TI）公司Burr-Brown產(chǎn)品部最新推出的快速6通道全差分輸入的雙12位A/D轉(zhuǎn)換器。它能以500kHz的采樣率同時進(jìn)行六通道信號采樣。特別適用于馬達(dá)控制和電力監(jiān)控。

ADS7864 的6路輸入通道可分成3對，測量電機(jī)控制或電力監(jiān)探應(yīng)用的三相，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成DSP或微處理器所需的數(shù)字信號。輸入給片內(nèi)6個采樣-保持放大器的信號經(jīng)全差分并在ADC輸入期間內(nèi)保持，使其在50kHz時仍能提供高達(dá)80dB的良好共模抑制比，對高噪聲環(huán)境中的輸入噪聲抑制起到非常重要的作用。 ADS7864特有的并行接口能與六個FIFO寄存器連接，便于更快速地捕獲數(shù)據(jù)。各通道輸出字（地址和數(shù)據(jù)）為16位。

ADS7864芯片簡介

特性

*6通道同時采樣

*全差分輸入

*每個通道轉(zhuǎn)換時間2μs

*保證無失碼

*低功耗：50mW

*6個FIFO寄存器

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖1所示

芯片的工作原理

ADS7864包含兩個可以同時工作的12位A/D轉(zhuǎn)換器。其3個保持信號（HOLDA，HOLDB，HOLDC）選擇輸入的多路開關(guān)并且啟動A/D轉(zhuǎn)換。這3個保持信號同時有效就可以同時保持6路輸入信號，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別存放在6個寄存器中。

模擬輸入信號

模擬信號輸入一般有兩種方法，即單端輸入和差分輸入。單端輸入時-IN輸入端保持在共模電壓，+IN輸入模擬信號；差分輸入時，輸入信號的幅值為+IN必- IN輸入的差。雙極性輸入的信號，如±2.5V，±5V，±10V，可以通過如下的電路將其轉(zhuǎn)換成0V～5V的輸入范圍。

啟動A/D轉(zhuǎn)換

當(dāng)保持信號HOLDX變?yōu)榈碗娖綍r，對應(yīng)的輸入信號立即被保持，只要這時ADC是空閑的，即可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。如果這時已有其它的通道處于保持態(tài)，則該通道將等待前面的通道完成轉(zhuǎn)換手才能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。如果在一個時鐘周期各通道都處于保持態(tài)時，則通道A先翻來轉(zhuǎn)換，接著通道B，最后是通道C。另外，如果一個通道正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，該通道又產(chǎn)生了保持有效信號，則這次保持信號無效。[!--empirenews.page--]

在通道沒有啟動一次新的轉(zhuǎn)換時，保持信號可以保持低電平，但是要啟動一次新的轉(zhuǎn)換時，則要使保持控制信號HOLDX先變?yōu)楦唠娖剑ā?5ns），然后再變?yōu)榈碗娖讲艜行А?/p>

數(shù)據(jù)輸出

ADS7864有16位輸出數(shù)據(jù)線，其中D15表明數(shù)據(jù)是否有效（有效為“1”），D14、D13、D12用于表示通道（如表1所示），其余的D11～D0為該通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)值。16位輸出數(shù)據(jù)為三態(tài)，當(dāng)微處理器或DSP讀數(shù)據(jù)時，RD、CS控制信號應(yīng)為低電平。

表1 通道真值表

ADS7864輸出數(shù)據(jù)有3種模式，這是由A2，A1，A0來選擇的。如表2所示。

表2 選擇通道/模式真值表

當(dāng)A2A1A0=000～101時，用于選擇一個特定的通道；A2A1A0=110時為循環(huán)模式，即讀數(shù)據(jù)的過程為：A0→A1→B0→B1→C0→C1→A0…

A2A1A0=111時為FIFO模式，即先轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)先讀出。

ADS7864在電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

我們在電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中選用了ADS7864。為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行和了解電網(wǎng)運(yùn)行的狀況，需要對電網(wǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)（三相電壓、電流、有功功率、無功功率等）進(jìn)行實(shí)時檢測和分析。以往人們測量三相的6個參數(shù)大多是通過多路模擬開關(guān)共用一個A/D轉(zhuǎn)換器，這樣不僅電路復(fù)雜、價格較高，而且還難以避免采樣的孔徑時間以及器件間影響引起的誤差。ADS7864可以使測量電路變得簡單，而且能夠保證測量的精度和準(zhǔn)確性。電路結(jié)構(gòu)如圖2所示（實(shí)際應(yīng)用中還擴(kuò)展了 RAM、串行接口等）。

在該電路中，三相的保持信號及控制信號接在一起，保證6個信號的同時采樣。AT89C52的數(shù)據(jù)總線是8位，ADS7864的高8位與低8位分別接到數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)BYTE引腳接高電平，第一個RD信號有效時，單片機(jī)讀進(jìn)低8位數(shù)據(jù)；第二個RD信號有效時，讀進(jìn)高8位數(shù)據(jù)。

結(jié)束語

ADS7864非常適用于馬達(dá)控制和三相交流電的監(jiān)測與控制。它和單片機(jī)的接口很方便。在電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，如果采用DSP，對電網(wǎng)中的高次諧波的分析將更加方便、容易。由于ADS7864轉(zhuǎn)換速度非常快，完全可以在電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中作為DSP的外部器件使用。