摘要：ADS7809是Burr-Brown公司推出的高精度AD采集芯片。它采用5V单电源供电,内含16位逐次逼近寄存器,采样精度高,功耗小。本文介绍了ADS7809的主要特点和功能结构。举例说明了如何将ADS7809应用在水雷控制装备系统中的实现高速数据的采集和控制。

关键词：数据采集  采样/保护  串行数据输出  单电源供电  ADS7809

为最大限度地提高武器装备的战斗效能,现代武器装备的自动化程度越来越高,这就要求武器装备在其运行过程中要不断的检测各种运行参数,以控制系统始终处于最佳的运行状态。在我们研制的某些水雷装置自控系统过程中,为了实时地采集各传感器的数据,以便有效地控制整个武器装备的打击精度,设计时先后采用了十六位精度的AD转换芯片AD676和ADS7809.实验结果证明,在同样的工作条件下,ADS7809的稳定性要高于AD676。下面主要介绍Burr-Brown公司生产的高精度AD转换芯片ADS7809的性能和特点。

1 ADS7809的主要特点

ADS7809具有以下特点：

●具有16位带采样保持的基于电容的逐次逼近寄存器型模数转换器;

●100kHz采样速率,20kHz输入时的信噪比达83dB;

●+1/2LSB的积分非线性和差分非线性;

●6种可选的输入范围,分别是0～10V,0～5V,0～4V,±10V,±5V和±3.3V;

●片内带有+2.5V基准源,也可采用外部基准源;

●片内自带时钟,采样数据通过串行输出。数据既可用内部时钟,也可由外部时钟同步后输出;

●采用单5V电源供电,最大功耗小于100mW;

●采用20脚塑料DIP封装或SIOC封装。工作温度范围为-25℃～+85℃。

2 内部结构和引脚说明

图1是ADS7809的组成框图,图2是其引脚封装图。各信号引脚的说明如下：

R1IN、R2IN、R3IN：不同输入范围的三个模拟输入选择端;图3所示为不同输入范围的输入电路。

CAP：基准缓冲电容。接2.2μF的钽电容旁路到地;

REF：基准输入/输出。接2.2μF的钽电容旁路到地;

AGND1、AGND2：模拟地;

SB/BTC：选择数据输出格式。高电平时选择偏移码输出,低电平时选择二进制补码输出;

EXT/INT：选择外部/内部时钟发送数据。低电平时选择内部时钟发送;

SYNC：同步输出。若EXT/INT为高电平,则在CS为低且当R/C引脚的上升沿到来时、或R/C为高且CS引脚的下降沿到来时SYNC端输出一个SYNC同步脉冲到外部DCLK;

SCLK：时钟输入或输出,具体状态取决于EXT/INT引脚状态。输出数据由该时钟同步;

SDA：串行数据输出;

TAG：用于外部时钟方式的级连输入。若EXT/INT为高电平,则输入给该引脚的信号经过16个脉冲的延迟后从SDA引脚输出;

R/C：读/转换脉冲输入。如果CS为低,则R/C引脚将在其下降沿控制采样/保持电路午入保持状态,并启动一次AD转换。者EXT/INT为低,则开始发送上一次AD采样的结果,若EXT/INT为高,则当CS为低且R/C旨脚的上升沿或R/C为高且CS引脚的下降沿,在SYNC引脚上发送一个同步脉冲,以启动数据的发送;

CS：片选信号引脚。在内部与R/C信号进行逻辑相“或”;

BUSY：忙状态输出。当转换开始时为低,并保持“低”状态直至转换结束且数据被锁存到输出移位寄存器;

PWRD：电源掉电输入。为高电平时芯片进入电源掉电状态,以进一步降低功耗;

VANA：模拟+V供电电源输入;

VDIG：数字+5V供电电源输入

DGND：数字地。

3 数据串行输出时序

图4为使用内部时钟进行数据串行输出的时序。由于数据输出与AD转换采用同一时钟源,故在R/C脉冲后,输出的数据是上一次AD采样的值,而非当前AD转换的结果,这一点应予以注意。

4 典型应用

图5为某水雷控制装置的数据采集部分的电路组成框图。来自各个传感器的信号经模拟开关切换后发送至缓冲跟随器,这样可以降低信号源的输出阻抗,以保证得到较高的采集精度。ADS7809被接成±5V输入形式,从而由内部时钟来产生AD转换和数据输出。微控制器通过R/C信号来控制ADS7809的采样时刻。8个通道巡回检测一次大约需要100μs,该水雷控制装置在实现应用中取得了良好效果。