模數轉換器AD7791及其應用武輝林【摘要】Thispaperintroducesthefeatures,theinternalstructureandexternalinterfaceofitsregisterofA/DconverterAD7791whichhassingle-supply,burnslowpowerandachieveshighprecision.AndthenitexplainstheinterfacetechnologyofAD7791andAtmega%介紹單電源、低功耗、高精度A/D轉換器AD7791的特點、內部寄存器結構和外部接口;并且詳細闡述AD7791與單片機Atmega64的接口技術。【期刊名稱】《河北省科學院學報》【年(卷),期】2011(028)002【總頁數】4頁(P26-29)【關鍵詞】AD7791;A/D轉換器;內部寄存器;單片機【作者】武輝林【作者單位】[1]河北省科學院應用數學研究所,河北石家莊050081;[2]河北省信息安全認證工程技術研發中心,河北石家莊050081【正文語種】中文【中圖分類】TP335AD7791是美國AD公司推出的一種高分辨率24位模數轉換器件，其靈活的串行接口使AD7791可以很方便地與微處理器或移位寄存器相連接。在將AD7791用于隔離系統時，光耦合數少。由于AD7791采用了和-差(牙△)轉換技術,使它不受噪聲環境的影響,適用于寬動態范圍、低頻信號的測量。AD7791是適用于低頻測量應用的完整模擬前端，它使用!-△轉換技術可以實現高達24位的無誤碼性能。它具有低噪聲(vl.lpVrms)、0.0003%的非線性度和芯片接口電路簡單等特點。此芯片從一個內部時鐘開始工作,用戶不必再為芯片提供時鐘源。其數據更新率是軟件可編程的，并且可在9.5Hz~120Hz之間調整。在低更新率情況下，額定噪聲等于1.1pV,內部時鐘頻率可被2、4、8分頻,減少電流的損耗。數據更新速率、中止頻率和結束時間都將由時鐘頻率來衡量。芯片工作電源為2.5V~5.25V。當工作電源為3V時，電源損耗最大值為225pW。同時AD7791在芯片內部集成的與SPITM、QSPITM、MICROWIRETM等多種通信協議相兼容的雙向三線串口，可以方便地通過串行數據通信接口對AD7791寄存器進行設置以及數據的讀取。圖1是AD7791內部結構圖,封裝為10腳MSOP。AD7791芯片的引腳排列如表1所示。AD7791進行轉換時，需要對其內部寄存器進行設置，以保證轉換精度和讀取數據的正確性。AD7791內部包含了通信寄存器、狀態寄存器、模式寄存器、濾波寄存器和數據寄存器，這些寄存器均可通過AD7791的三線串口進行訪問，實現對AD7791的工作方式、轉換參數的設置與相關數據的讀取。通信寄存器是一個8位只寫寄存器，所有與AD7791的通信必須從寫通信寄存器開始,寫入的數據將決定下次讀取操作或寫操作的目標寄存器。一旦在選定的寄存上完成了一次讀或寫操作,通訊接口將返回到通信寄存器的寫操作的位置,這也是通訊接口的上電默認狀態。通信寄存器的RS1,RS0為寄存器選擇位，由這兩位的狀態決定下次讀、寫操作的目標寄存器。對應關系如表2所示。CH1,CH0決定通道的選擇，通常兩位都置零,用來表示差分方式即AIN(+)-AIN(-)。狀態寄存器是8位只讀寄存器。為了讀取AD7791狀態寄存器，用戶必寫通信寄存器的下一個狀態為讀操作。狀態寄存器的最主要作用是:通過讀取它的位來判斷數據寄存器是否有新的資料被更新。模式寄存器是8位可讀可寫寄存器。這個寄存器用于配置AD7791為單極性或雙極性模式、有無緩沖模式,或是芯片進入斷電模式等。其中單雙極性決定編碼方式:單極性，零差分輸入的編碼為0X000000,滿量程為0XFFFFFF；雙極性,零差分輸入的編碼為0X800000;負滿量程為:0X000000;正滿量程為0XFFFFFF。濾波器寄存器是可讀可寫寄存器,用于設置數據的更新速率。FS0,FS1,FS2位決定了數據的更新速率,如表3所示。系統的分辨率和數據更新速率有很大關系,A/D數據更新速率越快，則A/D輸出噪聲越大,從而影響到系統的分辨率,使系統分辨率降低。A/D的轉換結果存于數據寄存器中,數據寄存器是一個只讀寄存器,一但數據寄存器中的數據被讀取位/引腳將被置高。AD7791與單片機ATmega64的接口電路如圖2所示。ATmega64單片機通過SPI接口與AD7791進行通信,AD7791的片選端CS通過單片機的通用I/O口進行控制。AD7791用到的基準源芯片為AD780BR,它可以產生2.5V的精密基準電壓,其電壓波動范圍在±0.02mV內;低噪聲:100nV/;超低溫漂:最大3ppm/°C。電壓輸出穩定度高，時漂：20ppm/1000Hr;輸出電流可達10mA。AD780的10mA的輸出電流足夠滿足所帶負載的要求。AD7791編程使用流程圖如圖3所示。本文所介紹的技術已在溫度測量、壓力測量中得到了應用,它不但提高了系統抗干擾性和數據的測量精度,而且由于結構簡單也給維護帶來了方便。相信它將會以高的性價比，在各種需要A/D轉換的領域獲得廣泛應用。相關文獻】[1]AnalogDevices.LowPowerBuffered24-BitSigma-DeltaADCAD7791.AnalogDevices,2003.麻楚霞?工業電阻應變式稱重變送器