12位500kHz六通道同时采样的A/D转换器ADS

ADS78发4是德州仪器(TI)公司Burr-Brown产品部最新推出的快速6通道全差分输入的双12位A/D转换器。它能以500kHz的采样率同时进行六通道信号采样。特别适用于马达控制和电力监控。

ADS7864 的6路输入通道可分成3对，测量电机控制或电力监探应用的三相，并将模拟信号转换成DSP或微处理器所需的数字信号。输入给片内6个采样-保持放大器的信号经全差分并在ADC输入期间内保持，使其在50kHz时仍能提供高达80dB的良好共模抑制比，对高噪声环境中的输入噪声抑制起到非常重要的作用。 ADS7864特有的并行接口能与六个FIFO寄存器连接，便于更快速地捕获数据。各通道输出字(地址和数据)为16位。

ADS7864芯片简介

特性

*6通道同时采样

*全差分输入

*每个通道转换时间2μs

*保证无失码

*并行接口

*低功耗：50mW

*6个FIFO寄存器

内部结构

如图1所示

芯片的工作原理

ADS7864包含两个可以同时工作的12位A/D转换器。其3个保持信号(HOLDA，HOLDB，HOLDC)选择输入的多路开关并且启动A/D转换。这3个保持信号同时有效就可以同时保持6路输入信号，转换的数据分别存放在6个寄存器中。

模拟输入信号

模拟信号输入一般有两种方法，即单端输入和差分输入。单端输入时-IN输入端保持在共模电压，+IN输入模拟信号;差分输入时，输入信号的幅值为+IN必- IN输入的差。双极性输入的信号，如±2.5V，±5V，±10V，可以通过如下的电路将其转换成0V～5V的输入范围。

启动A/D转换

当保持信号HOLDX变为低电平时，对应的输入信号立即被保持，只要这时ADC是空闲的，即可进行A/D转换。如果这时已有其它的通道处于保持态，则该通道将等待前面的通道完成转换手才能进行A/D转换。如果在一个时钟周期各通道都处于保持态时，则通道A先翻来转换，接着通道B，最后是通道C。另外，如果一个通道正在进行A/D转换时，该通道又产生了保持有效信号，则这次保持信号无效。

在通道没有启动一次新的转换时，保持信号可以保持低电平，但是要启动一次新的转换时，则要使保持控制信号HOLDX先变为高电平(≥15ns)，然后再变为低电平才会有效。

数据输出

ADS7864有16位输出数据线，其中D15表明数据是否有效(有效为“1”)，D14、D13、D12用于表示通道(如表1所示)，其余的D11～D0为该通道转换的数据值。16位输出数据为三态，当微处理器或DSP读数据时，RD、CS控制信号应为低电平。

表1 通道真值表

数据通道DB14DB13DB12

A0000

A1001

B0010

B1011

C0100

C1101

ADS7864输出数据有3种模式，这是由A2，A1，A0来选择的。如表2所示。

表2 选择通道/模式真值表

选择通道/模式A2A1A0

A0000

A1001

B0010

B1011

C0100

C1101

循环模式110

FIFO模式111

当A2A1A0=000～101时，用于选择一个特定的通道;A2A1A0=110时为循环模式，即读数据的过程为：A0→A1→B0→B1→C0→C1→A0…

A2A1A0=111时为FIFO模式，即先转换的数据先读出。

ADS7864在电网监测系统中的应用

我们在电网监测系统中选用了ADS7864。为了保证电网的安全运行和了解电网运行的状况，需要对电网的各种运行参数(三相电压、电流、有功功率、无功功率等)进行实时检测和分析。以往人们测量三相的6个参数大多是通过多路模拟开关共用一个A/D转换器，这样不仅电路复杂、价格较高，而且还难以避免采样的孔径时间以及器件间影响引起的误差。ADS7864可以使测量电路变得简单，而且能够保证测量的精度和准确性。电路结构如图2所示(实际应用中还扩展了 RAM、串行接口等)。

在该电路中，三相的保持信号及控制信号接在一起，保证6个信号的同时采样。AT89C52的数据总线是8位，ADS7864的高8位与低8位分别接到数据总线上，当BYTE引脚接高电平，第一个RD信号有效时，单片机读进低8位数据;第二个RD信号有效时，读进高8位数据。

结束语

ADS7864非常适用于马达控制和三相交流电的监测与控制。它和单片机的接口很方便。在电网监测系统中，如果采用DSP，对电网中的高次谐波的分析将更加方便、容易。由于ADS7864转换速度非常快，完全可以在电网监测系统中作为DSP的外部器件使用。