高精度AD采集芯片ADS7809

摘要：ADS7809是Burr-Brown公司推出的高精度AD采集芯片。它采用5V單電源供電，內含16位逐次逼近寄存器，采樣精度高，功耗小。本文介紹了ADS7809的主要特點和功能結構。舉例說明了如何將ADS7809應用在水雷控制裝備系統中的實現高速數據的采集和控制。

為最大限度地提高武器裝備的戰斗效能，現代武器裝備的自動化程度越來越高，這就要求武器裝備在其運行過程中要不斷的檢測各種運行參數，以控制系統始終處于最佳的運行狀態。在我們研制的某些水雷裝置自控系統過程中，為了實時地采集各傳感器的數據，以便有效地控制整個武器裝備的打擊精度，設計時先后采用了十六位精度的AD轉換芯片AD676和ADS7809.實驗結果證明，在同樣的工作條件下，ADS7809的穩定性要高于AD676。下面主要介紹Burr-Brown公司生產的高精度AD轉換芯片ADS7809的性能和特點。

1 ADS7809的主要特點

ADS7809具有以下特點：

●具有16位帶采樣保持的基于電容的逐次逼近寄存器型模數轉換器；

●100kHz采樣速率，20kHz輸入時的信噪比達83dB；

●+1/2LSB的積分非線性和差分非線性；

●6種可選的輸入范圍，分別是0～10V，0～5V，0～4V，±10V，±5V和±3.3V；

●片內帶有+2.5V基準源，也可采用外部基準源；

●片內自帶時鐘，采樣數據通過串行輸出。數據既可用內部時鐘，也可由外部時鐘同步后輸出；

●采用單5V電源供電，最大功耗小于100mW；

●采用20腳塑料DIP封裝或SIOC封裝。工作溫度范圍為-25℃～+85℃。

2 內部結構和引腳說明

圖1是ADS7809的組成框圖，圖2是其引腳封裝圖。各信號引腳的說明如下：

R1IN、R2IN、R3IN：不同輸入范圍的三個模擬輸入選擇端；圖3所示為不同輸入范圍的輸入電路。

CAP：基準緩沖電容。接2.2μF的鉭電容旁路到地；

REF：基準輸入/輸出。接2.2μF的鉭電容旁路到地；

AGND1、AGND2：模擬地；

SB/BTC：選擇數據輸出格式。高電平時選擇偏移碼輸出，低電平時選擇二進制補碼輸出；

EXT/INT：選擇外部/內部時鐘發送數據。低電平時選擇內部時鐘發送；

SYNC：同步輸出。若EXT/INT為高電平，則在CS為低且當R/C引腳的上升沿到來時、或R/C為高且CS引腳的下降沿到來時SYNC端輸出一個SYNC同步脈沖到外部DCLK；

SCLK：時鐘輸入或輸出，具體狀態取決于EXT/INT引腳狀態。輸出數據由該時鐘同步；

SDA：串行數據輸出；

TAG：用于外部時鐘方式的級連輸入。若EXT/INT為高電平，則輸入給該引腳的信號經過16個脈沖的延遲后從SDA引腳輸出；

R/C：讀/轉換脈沖輸入。如果CS為低，則R/C引腳將在其下降沿控制采樣/保持電路午入保持狀態，并啟動一次AD轉換。者EXT/INT為低，則開始發送上一次AD采樣的結果，若EXT/INT為高，則當CS為低且R/C旨腳的上升沿或R/C為高且CS引腳的下降沿，在SYNC引腳上發送一個同步脈沖，以啟動數據的發送；

CS：片選信號引腳。在內部與R/C信號進行邏輯相“或”；

BUSY：忙狀態輸出。當轉換開始時為低，并保持“低”狀態直至轉換結束且數據被鎖存到輸出移位寄存器；

PWRD：電源掉電輸入。為高電平時芯片進入電源掉電狀態，以進一步降低功耗；

VANA：模擬+V供電電源輸入；

VDIG：數字+5V供電電源輸入

DGND：數字地。

3 數據串行輸出時序

圖4為使用內部時鐘進行數據串行輸出的時序。由于數據輸出與AD轉換采用同一時鐘源，故在R/C脈沖后，輸出的數據是上一次AD采樣的值，而非當前AD轉換的結果，這一點應予以注意。

4 典型應用

圖5為某水雷控制裝置的數據采集部分的電路組成框圖。來自各個傳感器的信號經模擬開關切換后發送至緩沖跟隨器，這樣可以降低信號源的輸出阻抗，以保證得到較高的采集精度。ADS7809被接成±5V輸入形式，從而由內部時鐘來產生AD轉換和數據輸出。微控制器通過R/C信號來控制ADS7809的采樣時刻。8個通道巡回檢測一次大約需要100μs，該水雷控制裝置在實現應用中取得了良好效果。