AD7581：一款強大的8位8通道數據采集系統

引言

在電子設計領域，數據采集系統是不可或缺的一部分。Analog Devices的AD7581作為一款微處理器兼容的8位、8通道、內存緩沖的數據采集系統，以其眾多出色的特性和功能，在眾多數據采集應用中展現出了強大的優勢。本文將深入介紹AD7581的特性、工作原理、操作方法以及接口設計等方面的內容，希望能為電子工程師們在設計相關系統時提供有價值的參考。

文件下載：AD7581AQ.pdf

AD7581的特性

高分辨率與精準度

AD7581具備8位分辨率，能提供較為精確的數據采集結果。并且在全溫度范圍內無漏碼現象，確保了數據的準確性和可靠性。這對于對數據精度要求較高的應用場景，如工業自動化、儀器儀表等領域，具有重要意義。

豐富的片上資源

片上集成了8X8雙端口內存，方便數據的存儲和管理。同時，具備三態數據驅動器，可實現與多種微處理器的直接接口，如Z80、8085、6800等，增強了其通用性和兼容性。

其他特性

還具有比例測量能力、交錯式DMA操作、快速轉換等特性。其A/D轉換過程對微處理器完全透明，且成本較低，這些優勢使得AD7581在市場上具有很強的競爭力。

工作原理

AD7581由8位逐次逼近型A/D轉換器、8通道多路復用器、8X8雙端口RAM、三態數據驅動器、地址鎖存器和微處理器兼容控制邏輯組成。在微處理器控制信號作為時鐘的情況下，逐次逼近轉換在連續的通道排序基礎上進行。每次轉換結束后，數據會自動傳輸到8X8雙端口RAM的相應位置。由于片上邏輯提供交錯式DMA，在微處理器控制下，任何時候都可以對任何通道進行讀數據操作。

操作方法

單極性二進制操作

偏移調整

通過雙極性偏移引腳BoFs消除比較器偏移。由于比較器偏移與激活的通道無關，先將 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置為低電平，利用ALE鎖存地址。當AIN (0 = 19.5 mV)（1/2LSB）時，調整R11，即BoFs上的偏移電壓，直到 (DB{7}-DB{1}) 為低電平且 (DB{0})（LSB）閃爍。

增益調整

在許多應用中，可能不需要增益調整。對于需要增益調整的通道，在進行增益調整之前必須先進行偏移調整。具體步驟為：向所有輸入通道AIN(0 - 7)施加 +9.941V（FS - 3/2LSB）；通過 (A{0})、(A{1})、(A{2}) 選擇所需通道n并使用ALE鎖存地址；調整所選通道的微調器RN，直到 (DB{7}-DB{1}) 為高電平且LSB ((DB{0})) 閃爍；選擇下一個需要增益調整的通道并重復上述步驟。

單極性（補碼二進制）操作

偏移調整

同樣通過雙極性偏移引腳BoFs消除比較器偏移。將 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置為低電平，利用ALE鎖存地址。當AIN (0 = -9.98 V)（-FS + 1/2LSB）時，調整R11，即 (B ofs) 上的偏移電壓，直到 (DB{7}-DB{1}) 為低電平且LSB ((DB{0})) 閃爍。

接口設計

與6800和8085的接口

文檔中給出了AD7581與6800和8085的接口圖。在接口設計時，需要注意一些問題。例如，為防止地址總線上的不同上升和下降時間導致的未指定狀態在AD7581 CS端子產生毛刺，從而引起不必要的讀取操作，最好對地址解碼邏輯進行門控，如使用RD（8080）、RD（8085）或VMA（6800）。另外，建議將 (AGND) 和 (DGND) 本地連接，以防止向AD7581注入噪聲。在 (A{G N D}-D{G N D}) 互連不是本地的系統中，應在AD7581的 (AGND) 和DGND引腳之間連接背對背二極管（如1N914或等效器件）。

機械信息

AD7581有28引腳陶瓷雙列直插封裝（D - 28）和28引腳塑料雙列直插封裝（N - 28）兩種封裝形式，并給出了相應的外形尺寸。工程師在進行PCB設計時，需要根據實際需求選擇合適的封裝，并注意引腳的排列和尺寸。

總結

AD7581以其豐富的特性、靈活的操作方式和良好的接口兼容性，為電子工程師在數據采集系統設計中提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，工程師們需要根據具體的需求和場景，合理運用AD7581的各項功能，同時注意接口設計和機械封裝等方面的問題，以確保系統的穩定運行和高性能表現。大家在使用AD7581的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。