摘要:AD公司的AD7266提供了先进的功能和特性。AD7266是一款差分/单端输入、双核2 MSPS、12位、3通道SAR A/D转换器,为业界遥遥领先的同步采样ADC。AD7266共模压电感有6个模拟输入通道,能够直接与光电编码器连接,无需外部元器件,减化了设计并且降低了成本。这里主要对AD7266和基于AD7266的模块设计进行介绍。
关键词:AD7266;12bib 2Msps;模数转换
0 引言
数据采集系统广泛应用于雷达、通讯、图像、军工以及医疗、化工等领域,具有重要的应用价值。近年来,高速数据采集芯片(ADC)的快速发展,为用户设计带来了方便。选用AD公司的数据采集芯片AD7266,设计出一个具有四路一组的高速同步采样及多组2Msps的采样率的数据采集系统。
1 AD7266芯片介绍
1.1 AD7266概述
AD7266芯片集成有两个独立的高速12位连续逼近A/D转换单元、吞吐量为2Msps、低功耗,单电源工作2.7~5.25V。在每个D/A前有三复用开关可组成三路差分或六路单端信号输入;采样保持放大器为带宽10MHz的低噪声电路。
应用先进技术设计的AD7266在吞吐量时功耗非常低,电源5V吞吐量2MSPS时最大电流4mA。当工作在休眠模式下芯片提供有电源/吞吐量节能管理功能,为电池供电提供了节能方案。模拟信号输入范围可选择0~Vref或2Vref,输出码为二进制原码或补码。芯片内有2.5V参考源亦可外接100mV~2.5V的参考信号。AD7266的封装有LFCSP和TQFP两种。
1.2 AD7266的技术特性
AD7266为双12位3通道ADC芯片;其最高吞吐量为2Msps;供电电源为2.7~5.25V;低功耗:在1.5Msps吞吐量电源3v时最大12m工字电感W;在2Msps吞吐量电源5V时最大30mW:宽输入带宽10MHz;100kHz输入信号时70dB的SNR;片内参考2.5V;工作温度-40~+125℃;灵活大功率电感贴片电感器的电源/吞吐量管理;同步转换/读;无管道延时;高速串行接口兼容SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP;关闭模式最大电流1 μA。其芯片内部组成见图1。
1.3 AD7266引脚说明
AD7266芯片的引脚说明
2 设计原理
模块主要实现多路数据采样功能,主要用两片AD7266构成24路单端或12路差分输入,其中有四路可同时采样。外围逻辑及接口控制由绕行电感器CPLD、DSP或单片机构成,A/D输出的串行数据变为并行后送入RAM或FIFO缓存。硬件结构框图如图2所示。
3 实现方法
3.1 输入模拟信号预处理
输入模拟信号主要有以下几种:0~5V、0~10V、0~±5V、0~±10V、0~20mA、4~20mA等。AD7266的最大输入电压范围为0~2×VREF即0~5V,电压信号0~5V可用,其它信号需调理变换为0~5V。电流信号用250 Ω电阻取样变为电压信号后供AD7266转换用。电路中两片AD72 66可根据输入信号是单端或差分分别进行设置,设置过程见图3。
图3中通过单端/差分控制信号SGL/DIFF*来实现对单端或差分输入方式的控制,其中SGL/DIFF*高电平为单端输入,SGIdDIFF*低电平为差分输入;CS*下降沿有效。设计中通过控制单端/差分控制信号SGL/DIFF*实现不同输入方式与不同输入范围,具体实现输出二进制码情
况见表2所示。
设计中通过单端/差分控制信号(SGL/DIFF*)与通道选择控制信号(A0~A2)实现模拟输入类型的不同,具体模拟输入类型与通道选择情况见表3所示。
3.2 数据采集、传送及缓存
设计中转换数据的定时关系如表4所示。
最大转换时间TCONVERT为14×TSCLK,在电源5V、时钟32MHz条件下转换时间为437.5ns。精确控制CS*与SCLK的时序,从串行数字接口获得转换后的数据,时序见图4。
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