AD采樣芯片MAX197的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

MAX197是Maxim公司推出的8通道、12位的高速A/D轉(zhuǎn)換芯片。芯片采用單一電源＋5V供電，單次轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為6μs，采樣速率可達(dá)100kSa/s。

MAX197的內(nèi)部核心部分是一個(gè)采用逐次逼近方式的DAC，前端包括一個(gè)用來切換模擬輸入通道的多路復(fù)用器以及輸入信號調(diào)理和過壓保護(hù)電路。其內(nèi)部還建有一個(gè)2.5V的能隙基準(zhǔn)電壓源，管腳如圖1所示。

圖1 MAX197引腳定義視圖

MAX197既可以使用內(nèi)部參考電壓源，也可以使用外部參考電壓源。當(dāng)使用內(nèi)部參考源時(shí)，芯片內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源經(jīng)放大后向REF提供4.096V參考電平。這時(shí)應(yīng)在REF與AGND之間接入一個(gè)4.7μF電容，在REFADJ與AGND之間接入一個(gè)0.01μF電容。當(dāng)使用外部參考源時(shí)，接至REF的外部參考源必須能夠提供400μA的直流工作電流，且輸出電阻小于10Ω。如果參考源噪聲較大，應(yīng)在REF端與模擬信號地之間接一個(gè)4.7μF電容。模擬量輸入通道擁有±16.5V的過電壓保護(hù)，即使在關(guān)斷狀態(tài)下，保護(hù)也有效。

通過將控制寄存器的ACQMOD位置0可選擇內(nèi)部采集控制模式。在內(nèi)部采集控制模式下，寫信號脈沖將開始一個(gè)由內(nèi)部定時(shí)控制長度的采集間隔。在6個(gè)時(shí)鐘周期長度的采集間隔結(jié)束時(shí)，將啟動(dòng)下一個(gè)轉(zhuǎn)換。

在內(nèi)部采集控制模式下，MAX197的模擬信號輸入電路擁有5MHz的信號帶寬，當(dāng)使用內(nèi)部采集控制模式并使用外接2MHz時(shí)鐘時(shí)，可達(dá)到100kSa/s的通過速率。

通過將控制寄存器的ACQMOD位置1可選擇外部采集控制模式。采用外部采集控制模式是為了精確控制采樣孔徑或獨(dú)立控制采集和轉(zhuǎn)換時(shí)間。由用戶分別通過兩個(gè)寫信號脈沖控制采集間隔和開始轉(zhuǎn)換時(shí)間，第一個(gè)寫信號脈沖時(shí)將控制寄存器的ACQMOD位置1，開始一個(gè)采集間隔。第二個(gè)寫信號脈沖時(shí)將控制寄存器的ACQMOD位置0，結(jié)束采集間隔并開始轉(zhuǎn)換。然而，如果在第二個(gè)寫信號脈沖時(shí)將控制寄存器的ACQMOD位置1，則將開始又一個(gè)采集間隔。

在第一個(gè)寫信號脈沖和第二個(gè)寫信號脈沖時(shí)，控制寄存器中的模擬通道選擇位必須置相同的值。電源關(guān)斷模式控制位可以置不同的值。

選用AT89C51單片機(jī)作為主處理器。通過P0.0～P0.7與MAX197的D0～D7相連，既用于輸入MAX197的初始化控制字，也用于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。用AT89C51單片機(jī)的P2.7作片選信號，則MAX197的高位地址為7FH。選擇MAX197為軟件設(shè)置低功耗工作方式，所以置SHDN腳為高電平。本文采用外部基準(zhǔn)電壓，所以REFDJ接高電平，而REF則接外部輸入?yún)⒖茧妷?。AT89C51單片機(jī)的P1.1腳用做判讀高、低位數(shù)據(jù)的選擇線，直接與HBEN腳相連。MAX197的INT腳可與AT89C51的INT0相連,以便實(shí)現(xiàn)中斷，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

在電路中，AGND和DGND應(yīng)相互獨(dú)立，各種電源與模擬地之間都用0.1μF電容來消除電源的紋波。

MAX197的硬件電路設(shè)計(jì)如圖2所示。