12位500kHz六通道同時采樣的A/D轉(zhuǎn)換器ADS7864及其應用
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的采樣率同時進行六通道信號采樣。特別適用于馬達控制和電力監(jiān)控。
ADS7864 的6路輸入通道可分成3對,測量電機控制或電力監(jiān)探應用的三相,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
當保持信號HOLDX變?yōu)榈碗娖綍r,對應的輸入信號立即被保持,只要這時ADC是空閑的,即可進行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),當微處理器或DSP讀數(shù)據(jù)時,RD、CS控制信號應為低電平。
表1 通道真值表
數(shù)據(jù)通道 | DB14 | DB13 | DB12 |
A0 | 0 | 0 | 0 |
A1 | 0 | 0 | 1 |
B0 | 0 | 1 | 0 |
B1 | 0 | 1 | 1 |
C0 | 1 | 0 | 0 |
C1 | 1 | 0 | 1 |
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
選擇通道/模式 | A2 | A1 | A0 |
A0 | 0 | 0 | 0 |
A1 | 0 | 0 | 1 |
B0 | 0 | 1 | 0 |
B1 | 0 | 1 | 1 |
C0 | 1 | 0 | 0 |
C1 | 1 | 0 | 1 |
循環(huán)模式 | 1 | 1 | 0 |
FIFO模式 | 1 | 1 | 1 |
當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)的安全運行和了解電網(wǎng)運行的狀況,需要對電網(wǎng)的各種運行參數(shù)(三相電壓、電流、有功功率、無功功率等)進行實時檢測和分析。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確性。電路結(jié)構(gòu)如圖2所示(實際應用中還擴展了 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BYTE引腳接高電平,第一個RD信號有效時,單片機讀進低8位數(shù)據(jù);第二個RD信號有效時,讀進高8位數(shù)據(jù)。
結(jié)束語
ADS7864非常適用于馬達控制和三相交流電的監(jiān)測與控制。它和單片機的接口很方便。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???,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。