摘要：AD7887是一种可工作在2.7V～5.25V单一电源下的12位ADC,它具有125kSPS的吞吐率。其特点是高速、低功率,并具有多种工作模式供选择,可灵活选择电源管理模式,是目前体积最小的12位ADC。文中介绍了AD7887的功能、原理及应用电路。

    关键词：ADC 单/双通道 吞吐率 AD7887

1 概述

AD7887是一种可工作在2.7～5.25V单一电源下的高速、低功率12位ADC,具有125kSPS的吞吐率。其输入端相当于一个采样周期为500ns的单端采样器,任何信号经转换后可以二进制编码形式由输出端输出。AD7887具有单/双通道两种工作模式和灵活的电源管理模式,并可通过芯片上的控制寄存器进行转换。在缺省的单通道模式中,AD7887还可作只读ADC。芯片采用8引线SOIC的μSOIC的封装。

AD7887的主要特点如下：

●是目前体积最小的12位单/双通道ADC;

●采用CMOS结构以确保低功耗;

●具有电源自动关闭形式;

●在缺省模式下可用作只读ADC;

●具有通用串行I/O端口。

AD7887的应用十分广泛,可广泛应用于个人数字助理、医疗仪器、移动会议等电池供电系统,还可用于仪器检测和控制系统以及高速调制解调器中。

2 引脚功能

图1为AD7887的引脚排列,各引脚的功能说明如下：

1脚（CS）：片选引脚,低电平有效。该脚提供2个功能,一个是使AD7887开始工作;另一个是激励串行数据的传输。当AD7887工作在缺省值模式下时,CS管脚也可作为关闭管脚,即当CS接高电平时,AD7887处于关闭模式。

2脚（VDD）：电源输入脚。VDD的范围为2.7～5.25V,当AD7887用于双通道工作模式时,该管脚用来提供参考电压。

3脚（GND）：接地脚。

4脚（AIN1/VREF）：模拟输入/参考电压输入端。在单通道模式下,该脚用作参考电压输入,此时该脚与内部参考电压（+2.5V）相连或由外部参考电压驱动,其外部参考电压范围为1.2V～VDD;在双通道模式下,该管脚用作第二个模拟输入端AIN1,此时的电压范围为0～VDD。

5脚（AIN0）：模拟输入端。在单通道模式下,该脚的模拟输入电压范围为0～VREF;在双通道模式下,其模拟输入电压范围为0～VDD。

6脚（DIN）：数据输入。在SCLK的每个上升沿,数据由该管脚送入AD7887的控制寄存器。若把DIN和GND连接起来,那么,AD7887将将为缺省的单通道只读ADC。

7脚（DOUT）：数据输出端。AD7887的转换结构以串行数据流的形式从该脚输出,其数据流中包括4个前导0以及其后的12位转换数据。

8脚（SCLK）：串行时钟输入端。用于为数据的存取、写控制寄存器以及A/D转换提供时钟脉冲。

3 工作原理

3.1 控制寄存器

AD7887的控制寄存器是一个8位只写寄存器。在SCLK的每个上升沿数据由DIN脚送入AD7887并同时送至控制寄存器。该数据的传输共需16个连续的时钟脉冲,而有效信息只在前8个上升沿被送入控制寄存器。MSB为数据流的第一位。

具体的控制寄存器格式如下：

AD7887控制寄存器中的位功能如表1所列,表中的PM1和PM0的选择方式如表2所列。

表1 控制寄存器的位功能

表2 电源管理模式选择

3.2 转换过程

AD7887是一个基于电荷重分配的模数转换器。图3为ADC的简化结构。当SW2闭合,SW1连到A点时,比较器处于平衡状态,采样电容器从AIN获得信号,对实现ADC和正常采样。

    当ADC开始转换时,SW2断开,SW1连到B点,比较器的平衡被打破,控制逻辑和电荷重分配,DAC被用来将适量的采样电容器中的电荷相加或相减,以使比较器再次恢复平衡状态。当比较器再次平衡时,转换完成,控制逻辑产生ADC输出码。

3.3 串行接口

AD7887由连续时钟提供转换脉冲,同时控制芯片中的信息传输。图4为AD7887的串行接口时序图。CS是芯片使能端,在CS的下降沿启动该芯片,并从CS下降沿之后的SCLK的第二个上升沿开始采样输入信号,从CS的下降沿到输入信号被采样这段时间被记为采样时间（tACQ）,该段时间还包括5μs的芯片启动时间。在SCLK的第二个上升沿,芯片由采样状态转为保持状态,转换过程开始,完成整个转换过程需要约14个半SCLK周期。转换完成后,CS的上升沿将把总线重新置为三态并使芯片停止工作,如果此时仍保持低电平,则继续新的转换。在数据传输过程中,写控制寄存器发生在SCLK的前8个上升沿,当AD7887用作只读模式时,控制寄存器中的每一位均被写入0。

4 应用电路

AD7887可以通过其串行接口与很多不同类型的微处理器直接相连。下面给出AD7887与普通微控制器或数字信号处理器（DSP）的串行接口连接电路。

4.1 AD7887与TMS320C5x连接电路

可以使用TMS320C5x上的串行接口跨通过阵续的时钟脉冲和同步激励信号来获得与AD7887同步的数据转换。TMS320C5x的串行端口在其内部CLKK（TX连续时钟）和FSX（TX同步激励）的作用下可工作于脉冲模式,此时其控制寄存器（SPC）应设置为：FO=0,FSM=1,MCM=1,TXM=1。其连接电路如图5所示。

4.2 AD7887与DSP56xxx连接电路

图6给出了AD7887与Motorola公司出品的DSP56xxx的同步串行接口SSI（Synchronous Serial Interface）连接电路。该电路的SSI工作于同步模式（SYN=1,FSL1=1,FSL0=0）。通过设置CRA中的WL1=1和WL0=0可以将字的长度定为16位。DSP56xxx的SCLK管脚和AD7887的SCLK管脚之间应设置一个反向器。

5 结束语

本文介绍的AD7887是目前体积最小的12位单/双通道ADC,可工作在2.7～5.25V的单一电源下,并具有高速、低功耗的特点,同时具有灵活的电源管理模式,而且这些模式可以通过芯片上的控制寄存器进行转换。在缺省的单通道模式中,AD7887还可用作只读ADC。AD7887可广泛应用于采样电池供电的PDA个人数字助理、医疗仪器、移动通讯、仪器检测和控制以及高速调制解调器中。