16位A/D轉換器MAX1166的原理及應用

MAX1166是美國ＭＡＸＩＭ公司生產的逐次逼近型１６位模數轉換器,該芯片片內除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必須的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比較器和控制邏輯外,還集成了時鐘、４．０９６Ｖ精密參考源和接口電路,其內部結構框圖如圖１所示。ＭＡＸ１１６６的數據總線為８位,因此與目前廣泛使用的８位微處理器連接非常方便。???

?????? ＭＡＸ１１６６的典型參數如下：

　　●并行數據輸出接口：８位?

　　●采樣頻率：１６５ｋｓｐｓ?

　　●精度：最大線性誤差±２ＬＳＢ,１６位無誤碼?

　　●內部參考源電壓：４．０９６Ｖ?

　　●外部參考源電壓輸入范圍：＋３．８～５．２５Ｖ?

　　●模擬電壓輸入范圍：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?

　　●數字電壓輸入范圍：＋２．７～＋５．２５Ｖ?

　　●小電流?外部參考電源流為１．８ｍＡ?內部參考電源流為２．７ｍＡ?采樣率在１０ｋｓｐｓ時的外部參考電源電流為０．１μＡ;

　　●采用２０管腳ＴＳＳＯＰ封裝。

　　ＭＡＸ１１６６共有２０個引腳,圖２為其引腳排列圖,這些引腳大體可分為三類。

　　第一類是電源類?其中,模擬電源ＡＶＤＤ和數字電源ＤＶＤＤ應分別通過０．１μＦ的鉭電容與模擬地和數字地相連接。而數字地ＤＧＮＤ和模擬地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。

　　第二類為模數信號類?其中,ＡＩＮ為模擬信號輸入端;Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５為數字量并行輸出口。

　　第三類是控制信號類?其中ＣＳ ?輸入?為轉換啟動端;Ｒ／ Ｃ（輸入）為讀取結果／模數轉換控制端;ＥＯＣ（輸出）用于指示轉換結束;ＨＢＥＮ?輸入?用來控制從總線讀出的數據是轉換結果的高字節還是低字節;ＲＥＦＡＤＪ為參考電源選擇端,該端通過０．１μＦ鉭電容與模擬地相接時?選擇內部參考電源模式?而當其直接與模擬電源相接時?選擇外部參考電源模式;ＲＥＦ為參考電源輸入／輸出端,選擇內部參考電源時?該腳應通過４．７μＦ鉭電容接模擬地?而選擇外部參考電源時?該腳為外部參考電源輸入端。

????? 2? MAX1166的轉換控制時序

　　ＭＡＸ１１６６的一次轉換過程可分為三個階段,即轉換準備階段、模數轉換階段和轉換結果輸出階段。圖３為其轉換時序圖。具體工作過程如下：

點擊看原圖

　　首先將Ｒ／ Ｃ管腳置低電平,然后在ＣＳ腳輸入脈沖信號,ＭＡＸ１１６６會在ＣＳ的第一個脈沖信號的下降沿進入工作狀態;并在ＣＳ的第二個脈沖信號下降沿啟動Ａ／Ｄ轉換。此脈沖信號的寬度最小應為４０ｎｓ。轉換過程中,ＥＯＣ腳為高電平,并在經過約５μｓ轉換完成后,ＥＯＣ腳電平變低以指示轉換完成。當ＥＯＣ腳輸出為低電平時,若將Ｒ／ Ｃ腳置為高電平,系統將在ＣＳ的第三個脈沖的下降沿把轉換結果輸出到數據總線上。

　　在數據轉換過程中,通過檢測ＥＯＣ腳的輸出電平即可判斷數據的轉換狀態。當ＥＯＣ輸出為高電平時,表示數據轉換仍在進行,此時不能讀取數據;而當ＥＯＣ輸出為低電平時,表明數據轉換已經結束,此時可以讀取數據。設置并行數據輸出選擇位ＨＢＥＮ為高電平?可讀取數據高８位;而設置ＨＢＥＮ為低電平則可讀取數據低８位。

　　ＭＡＸ１１６６有兩種工作模式,即穩定工作模式和低功耗工作模式。可由管腳Ｒ／ Ｃ在ＣＳ第二個脈沖下降沿的狀態來決定選擇哪種工作模式,Ｒ／ Ｃ 為低電平時,選擇正常工作模式,為高電平時選擇低功耗工作模式。

?????? 3? 典型應用電路

　　ＭＡＸ１１６６的總線接口為８位,該總線的接口速度相當快,可以和各種微處理器直接進行接口,因此ＭＡＸ１１６６與８位微處理器的連接電路相對比較簡單。圖４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口電路圖。在本例中,由于單片機外圍芯片僅有ＭＡＸ１１６６一片,所以,為簡單起見,沒有為之確定地址,即任意地址均可作為其地址。因為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信號脈沖寬度要求最小為４０ｎｓ,因此,對于單片機而言,只要對外部設備進行寫操作,即會產生ＷＲ脈沖,其寬度為６個時鐘周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振,其脈沖寬度為５００ｎｓ,所以可以將單片機的ＷＲ信號作為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ輸入信號。至于Ｒ／ Ｃ 、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信號,只需連接到普通的鎖存功能端口即可（如單片機的Ｐ１口）。

　　圖４中,ＭＡＸ１１６６采用的是內部參考源。如果在ＣＳ信號的第二個脈沖下降沿使Ｒ／ Ｃ 為低電平,即選擇了穩定工作模式,該模式的應用程序如下（該程序會將轉換結果的高８位存放在片