AD7705／7706在仪器仪表中的应用

0 概 述

　　在工业过程控制、医疗器械、电子称及多媒体等许多应用中，对系统的速度、功耗及成本等性能的要求越来越高。自上世纪70年代中期以来，大多数单片模数转换器采用了积分、逐次逼近或并行比较技术，进入80年代Σ-△技术进一步扩展了选择的余地。

　　Σ-△转换器具有相对简单的结构，又称为过采样转换器。这种转换器由Σ-△调制器及连接于其后的数字滤波器构成（图1）。调制器的结构非常近似于双斜率ADC，包括一个积分器和一个比较器，以及含有一个1位DAC的反馈环。这个内置的DAC仅仅是一个开关，它将积分器输入切换到一个正或负的参考电压Σ-△ ADC还包括一个时钟单元，为调制器和数字滤波器提供适当的定时。

窄带信号送入Σ-△ ADC后被以非常低的分辨率（1位）进行量化，但采样频率却非常高，如2MHz或更高。经数字滤波处理后这种过采样被降低到一个比较低的采样率 ，如8kHz左右，同时ADC的分辨率（即动态范围）被提高到16位或更高。这种Σ-△技术在模数转换器市场上占据了很重要的位置。它具有三个主要优势：

　　(1) 低价格、高性能
　　(2) 集成化的数字滤波
　　(3) 与DSP技术的兼容性便于实现系统集成
　　
　　AD7705／7706是利用Σ-△转换技术实现了16位无丢失代码性能。该器件可以接受直接来自传感器的低电平的输入信号，然后产生串行的数字输出。AD7705／7706只需2．7～3．3V或4．75～5．25V单电源。AD7705是双通道全差分模拟输入，而AD7706是3通道伪差分模拟输入，二者都有一个差分基准输入。当电源电压为5V、基准电压为2．5V时，这二种器件都可将输入信号范围从0～20mA到0～2．5V的信号进行处理。还可以处理±20mV～±2．5V的双极性输入信号。当电源电压为3V、基准电压为1．225V时，可处理0～10mV到0～1．225V的单极性输入信号，它的双极性输入信号范围是±10mV到±1．225V对于AD7705是以AIN(-)输入端为参考点，而AD7706是COMMON输入端。AD7705／7706是用于智能系统、微控制器系统和基于DSP系统的理想产品。其串行接口可配置为三线接口。增益值、信号极性以及更新速率的选择可用串行输入口由软件来配置。该器件还包括自校准和系统校准选项，以消除器件本身或系统的增益和偏移误差。

1 AD7705／7706的特点

　　(1) AD7705：2个全差分输入通道的ADC
　　(2) AD7706：3个伪差分输入通道的ADC；16位无丢失代码；0．003%非线性
　　(3) 可编程增益：1～128
　　(4) 三线串行接口SPITM、QSPITM、MICROWIRETM和DSP兼容
　　(5) 有对模拟输入缓冲能力
　　(6) 2．7～3．3V或4．75～5．25V工作电压
　　(7) 3V电压时，最大功耗为1mW
　　(8) 等待电流的最大值为8mA
　　(9) 16脚DIP、SOIC和TSSOP封装

2 AD7705／7706的引脚排列及功能　　

　　AD7705／7706的引脚排列如图2，引脚说明见表1。

3 AD7705／7706片内寄存器

　　AD7705／7706包括6个用户可通过串行口访问的片内寄存器。

　　第一个是通讯寄存器，它管理通道选择，决定下一个操作是读操作还是写操作,以及下一次读或写哪一个寄存器。所有与器件的通讯必须从写通讯寄存器开始。上电或复位后，器件等待在通讯寄存器上进行一次写操作。

　　第二个寄存器是设置寄存器，决定校准模式、增益设置、单／双极性输入以及缓冲模式。

　　第三个寄存器是时钟寄存器，包括滤波器选择位和时钟控制位。

　　第四个寄存器是数据寄存器，器件输出的数据从这个寄存器读出。

　　第五个寄存器是零标度校准寄存器，AD7705／7706包含几组独立的零标度寄存器 ，每个零标度寄存器负责一个输入通道。它们都是24位读／写寄存器。

　　第六个寄存器是满标度校准寄存器，AD7705／7706包含几组独立的满标度寄存器 ，每个满标度寄存器负责一个输入通道。它们都是24位读／写寄存器。

4 AD7705／7706的接口时序

　　如前所述，AD7705／7706的编程功能用片内寄存器的设置来控制。对这些寄存器的读／写操作通过器件的串行接口来完成。

　　AD7705／7706的串行接口包含5个信号：CS、SCKL、DIN、DOUT和DRDY。DIN线用来向片内寄存器传送数据，而DOUT线用来访问寄存器里的数据。SCLK是串行时钟输入,所有的数据传输都和SCLK信号有关。DRDY线作为状态信号，以提示数据什么时候已准备好从寄存器读数据。输出寄存器中有新的数据时，DRDY变为低电平。CS是片选信号,用来选择器件。图3和图4是AD7705／7706的接口时序图。图3是从AD7705／7706的输出移位寄存器读数据的时序图。图4则是向输入移位寄存器写入数据的时序图。