基于I2C总线的ADS1100型16位模/数转换器

　　ADS1100是采用2.7V～5.5V单电源供电的连续自校准模/数（A/D）转换器。它具有分辨率、接口简单、比例放大、功耗低、体积小等优点。ADS1100采用电源电压为基准电压，可按比例进行A/D转换，同时带有差分输入且具有高达16位的分辨率。

　　ADS1100每秒可采样8、16、32或128次以进行A/D转换，并提供I2C端口与外部通信。片内可编程增益放大器（PGA）能提供高达8倍的增益，允许对小信号进行测量。ADS1100有二种工作方式：单周期转换方式和连续周期转换方式。在单周期转换方式中，ADS1100进行一次A/D转换后将自动掉电以减少电流消耗。

ADS1100的主要特点如下：

·16位无漏码；

·可连续自校准；

·带有可编程增益放大器（增益=1、2、4或8）；

·可编程数据速率为8s/s～128s/s；

·带有I2C端口；

·电源电压范围为2.7V～5.5V；

·低电流消耗（90μA）。

1 引脚功能和内部结构

1．1 引脚功能

ADS1100的引脚排列如图1所示，采用小型SOT23-6封装，各引脚的功能如下所述。

引脚1（VIN+）：差分信号正输入端；

引脚2（GND）：地线；

引脚3（SCL）：串行时钟输入端；

引脚4（SDA）：串行数据输入/输出端；

引脚5（VDD）：+5V电压输入端；

引脚6（VIN-）：差分信号负输入端。

1．2 内部结构

　　ADS1100的内部结构框图如图2所示。由图可知，ADS1100由一个带有可调增益的Δ-∑模/数转换器核、一个时钟发生器一个I2C接口组成。ADS1100的模/数转换器核由差分开关电容Δ-∑调节器和数字滤波器组成。调节器用来测量正模拟输入和负模拟输入的压差，并将其与基准电压相比较。数字滤波器从调节器接收高速位流。并输出一个代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字。考虑到调节器的增益和偏移误差的影响，ADS1100内部集成了自校准电路，以进行自动补偿。

2 ADS1100的内部寄存器

　　ADS1100内有二个寄存器：输出寄存器和匹配寄存器，它们均可通过I2C端口访问。输出寄存器内含上一次A/D转换的结果；配置寄存器允许用户改变ADS1100的工作方式并查询电路的状态。


2．1 输出寄存器

　　16位输出寄存器中含有上一次A/D转换的结果，该结果采取二进制的补码格式。在复位或上电之后，输出寄存器被清零，并保持为0直到第一次A/D转换完成。输出寄存器的格式如表1所示。

表1 输出寄存器

BIT	15	14	13	12	11	10	9	8
NAME	D15	D14	D13	D12	D11	D10	D9	D8
BIT	7	6	5	4	3	2	1	0
NAME	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0

2．2 配置寄存器

　　8位配置寄存器用来控制ADS1100的工作方式、数据速率和可编程增益放大器（PGA）设置。配置寄存器的默认设置是8CH，具体模式如下：

BIT	7	6	5	4
NAME	ST/BSY	0	0	SC
BIT	3	2	1	0
NAME	DR1	DR0	PGA1	PGA0

其中ST/BSY位表示它是被写入还是被读出。在单周期转换方式中，写"1"到ST/BSY位则导致转换的开始，写"0"则无影响。在连续方式中，ADS1100将忽略ST/BSY的值。

在单周期转换方式中读地，ST/BSY表明模/数转换器是否忙于进行一次转换。如果ST/BSY被读作"1"，则表明目前模/数转换器忙，转换正在进行；如果被读作"0"，则表明目前没有进行转换，且上一次的转换结果存于输出寄存器中。在连续方式中，ST/BSY总是被读作"1"。


位6和位5为保留位，必须被置为"0"。

SC位用于控制ADS1100的工作方式。当SC为"1"时，ADS1100以单周期转换方式工作；当SC为"0"时，ADS1100以连续转换方式工作。该位的默认设置为0。

位3和位2（DR位）用于控制ADS1100的数据速率，其控制方式如表2所列。

表2 DR位