AD7714的工作原理及其应用

1引 言

AD7714是适用于低频测量应用的完整模拟前端。器件直接从传感器接受低电平信号并输出串行数字。它使用和 -差(Σ-Δ)转换技术以实现高达24位的无误码性能。输入信号加至专有的基于模拟调制器、具有可编程增益的前端。调制器的输出由片内数字滤波器处理 [1]。通过片内控制寄存器可对此数字滤波器的第一个凹口编程，允许调整滤波器的截止频率和稳定时间。AD7714具有3个差分模拟输入(它也可以配置为5个准差分模拟输入)以及差分基准输入，可以对多达5个通道的系统实现信号调理和转换。

2引脚定义及功能

DIP封装的AD7714如图1。各引脚定义如下：


图1 AD7714的封装及其引脚

引脚1 SCLK：串行时钟。逻辑输入端，外部串行时钟加 至此端以存取来自AD7714的串行数据。
引脚2 MCLKIN：器件的主时钟信号。可以用晶振或外部 时钟提供。器件规定的时钟输入频率为1MHz和2.4576MHz。
引脚3 MCLKOUT：配合MCLKIN使用，当器件的主时钟是晶振时，晶振跨接在MCLKIN 和MCLKOUT引脚之间。
引脚4 POL：时钟极性，逻辑输入端。它决定了在与微控制器之间传送数据时，串行时钟应闲置为高电平还是低电平。POL为低，闲置为低，POL为高，闲置为高。
引脚5 SYNC：逻辑输入端 ，当使用多个AD7714时，它用于数字滤波器和模拟调制器的同步。一般单个使用时都接高电平。
引脚6 RESET：逻辑输入端，低电平有效输入，它把器件的控制逻辑、接口逻辑、数字滤波器以及模拟调制复位到上电状态。
引脚7(8) AIN1(AIN2)：可编程模拟输入通道1(2)。与AIN6一起用时作为准差分输入端；与AIN2(AIN1)一起用时作为差分输入对的正(负)输入端。
引脚9(10) AIN3(AIN4)：可编程模拟输入通道3(4)。与AIN6一起用时作为准差分输入端；与AIN4(AIN3)一起用时作为差分输入对的正(负)输入端。
引脚16 AIN5：可编程模拟输入通道5。与AIN6一起用时作为差分输入对的正输入端。
引脚17 AIN6：模拟输入通道6。它是准差分模式下AIN1到AIN4的基准点；与AIN5一起用时作为差分输入对的负输入端。
引脚11 STANDBY：把此引脚置为低电平将关断模拟和数字电路，电流消耗减至5 mA(典型值)。
引脚13 BUFFER：逻辑输入端。低电平时AVDD线中流过的电流减至270 mA；高电平时使输入端有较高的源阻抗。
引脚14 REFIN(－)：差分基准输入的负输入端，只要REFIN(＋)大于REFIN(－)的条件下，则REFIN(－)可位于AVDD和AGND之间的任何值。
引脚15 REFIN(＋)：差分基准输入的正输入端，在REFIN(＋)必须大于REFIN(－)的条件下，基准输入是差分的。REFIN(＋)可位于AV DD和AGND之间的任何值。
引脚19 CS：片选逻辑输入端，低电平有效。
引脚20 DRDY：逻辑输出端。它是AD7714的数据寄存器有新的数字可供使用的标志。
引脚21 DOUT：AD7714的串行数据输出端。通过它输出片内寄存器信息以及模拟转换后的数据。
引脚22 DIN：AD7714的串行数据输入端。通过它将串行数据输入片内寄存器(数据寄存器除外)。
引脚12 AVDD：为模拟正电源电压。
引脚18 AGND：模拟电路的地基准点。
引脚23 DVDD：数字正电源电压。
引脚24 DGND：数字电路的地基准点。

3AD7714的片内寄存器剖析

AD7714包含8个片内寄存器，它们可以通过器件的串行口访问。

3.1通信寄存器

它控制通道的选择。在上电和复位之后，器 件等待对其通信寄存器的写操作。写至寄存器的数据决定对器件的下一次操作是读还是写，并决 定对哪一个寄存器发生读或写操作。随后对所选择的寄存器的读或写(一般数据寄存器不进行写 操作 )操作。一旦完成后续的对所选择寄存器的读和写操作，接口便返回到等待对通信寄存器写 操作的状态。因此，所有与器件的通信必须从对通信寄存器的写操作开始。另外，通过读通信寄 存器还可以获取DRDY的状态。该寄存器的格式为表1。

表中0/DRDY对于写操作，必须把0写入该 位，否则写将无效。对于读操作，该位将提供器件的DRDY标志，它与芯片的DRDY输出引脚相同。

RS2~RS0为寄存器选择位，对该寄存器写 时，由这3位决定对8个片内寄存器中哪一个发生下一次的读或写操作。RS2为最高位，RS0为最 低位，RS2RS1RS0从000至111分别对应通信寄存器，模式寄存器，滤波器高寄存器，滤波器低 寄存器，测试寄存器，数据寄存器，零刻度校准寄存器，满刻度校准寄存器。

CH2~CH0为通道选择。这3个位选择用作转 换或用作访问校准系数的通道，如表2。

3.2模式寄存器

它是8位寄存器，可从中读出数据或把数据写 入其中，寄存器格式如表3。

表3中MD2～MD0为AD7714的工作模式选择位。MD2为最高位，MD0为最低位，MD2、MD1、MD0从000至111分别对应正常模 式、自校准、零刻度系统校准、满刻度系统校准、系统失调校准、背景校准、零刻度自校准、 满刻度自校准；

G2～G0为增益设置。G2、G1、G0从000至111分别对应的增益为1、2、4、8、16、32、 64、128。

BO为烧断电流。上电或复位状态为0。此位 为1时烧断电流连接至所选的模拟输入对，一个连接到AIN(+)输入端，一个连接到AIN( -)输入端。

FSYNC为滤波器同步。此位为高电平时，数 字滤波器的结点、滤波器控制逻辑、校准控制逻辑以及模拟调制器均保持在其复位状态。此位为 低电平时，调制器和滤波器开始处理数据。

3.3滤波器寄存器

由滤波器高寄存器和滤波器低寄存器两个8位 的寄存器构成(格式分别为表4，表5)，它们都可读写。