同步采樣A／D轉換器AD7262原理及應用

概述
AD7262是一款逐步逼近式(SAR)模數轉換器(A／D轉換器)。其內部有2個(gè)跟蹤保持放大器，2個(gè)12位的同步采樣A/D轉換器，2個(gè)可編程的放大器以及2組比較器和2個(gè)獨立的數據輸出引腳。適用于汽車(chē)控制領(lǐng)域及要求高同步、需簡(jiǎn)單運算的微弱信號檢測應用。因此，這里詳細介紹同步采樣MD轉換器AD7262原理及應用。

2 AD7262簡(jiǎn)介
2．1 主要特點(diǎn)
AD7262具有高速低功耗同步采樣，最高可達1 MS／s。其內部集成的可編程放大器PGA有14種放大增益可供選擇。兩組比較器A、B和C、D用作電機控制或各種電極傳感器的運算器。其中比較器A和B具有低功耗特點(diǎn)，比較器C和D具有高速特點(diǎn)。雙通道差分輸入同時(shí)采樣和A／D轉換，輸入阻抗大于1 GΩ。單電源+5 V供電。PGA增益為2,-3 dB帶寬為1．7 MHz，信噪比SNR為73 dB；其增益為32時(shí)，信噪比為66 dB。輸入直流漏電流±0．001μA，失調漂移為2．5μV／℃。帶有串行外設接口SPI，兼容QSPI，MICROWIRE，DSP。該器件具有多種節能模式，動(dòng)態(tài)匹配所需內部模塊，具有寄存器控制和引腳驅動(dòng)兩種工作方式。
2．2 引腳功能
AVcc：模擬電源輸入端，4．75～5．25 V；
CA_CBVCC／CC_CDVCC：比較器的電源輸入端，2．7～5．25 V；
CA_CB_GND／CC_CD_GND：比較器的地輸入端；
VA+/VA-,VB+／VB-：A／D轉換器A和B通道的差分模擬輸入端；
VREFA／VREFB：A／D轉換器A和B通道的基準電壓輸入輸出端；
SCLK：串行時(shí)鐘，SPI通訊時(shí)鐘，也是A／D轉換過(guò)程的時(shí)鐘源；
CAL：初始化內部失調校準邏輯輸入；
PD2：節能模式選擇邏輯輸入；
PD1：節能模式選擇邏輯輸入；
PD0／DIN：節能模式選擇邏輯輸入，同時(shí)在寄存器控制模式下為數據輸入端；
CS：片選輸入端；
CA+/CA-,CB+/CB-：比較器A和B的差分輸入端；
CC+／CC-，CD+/CD-：比較器C和D的差分輸入端；
AGND：模擬地輸入端；
DGND：數字地輸入端；
COUTA～COUTD：比較器CMOS推拉輸出，使用VDRIVE時(shí)，為數字輸出端；
DOUTA／DOUTB：A／D轉換串行數據輸出端；
G0～G3：增益倍數邏輯輸入端，當全為低電平時(shí)，為寄存器控制工作方式；
VDRIVE：邏輯電源輸入端，2．7～5．25 V；
REFSEL：基準電壓選擇端，高電平使用內部基準電壓，低電平使用外部基準電壓。
2．3 內部結構
圖1為AD7262的內部結構圖。兩路差分信號通過(guò)各自的PGA同步采樣放大后，進(jìn)入跟蹤保持器，此時(shí)由控制邏輯控制2個(gè)12位的逐次逼近型A／D轉換器實(shí)現模擬數字轉換，最后由輸出驅動(dòng)器分別串行驅動(dòng)輸出至DOUTA和DOUTB。

在引腳驅動(dòng)方式下，G0～G3必須至少有一個(gè)高電平。外接的G0～G3決定PGA的放大倍數。PD2～PD0 3個(gè)端口電平控制其內部比較器和12位的A／D轉換器各模塊的使用或關(guān)閉。在寄存器控制方式下，PD2，PD1，G0～G3全為低電平。PD0／DIN為數據輸入端，用于寫(xiě)入相關(guān)控制寄存器，動(dòng)態(tài)配置放大倍數、校準和節能模式。AD7262以2的補碼輸出轉換結果。
2．4 自動(dòng)校準
自動(dòng)校準是AD7262的主要特點(diǎn)之一。利用CAL引腳校準設備失調。設置CAL為高電平，在下一個(gè)CS下降沿完成初始化校準值。失調校準的完成需要一個(gè)完整的轉換周期，包括CS下降沿后的19個(gè)SCLK周期。如果需要，CAL可保持多于一個(gè)轉換周期的高電平，且此時(shí)AD7262繼續校準。也可使用控制寄存器初始校準值，設置控制寄存器的CAL位為1即可實(shí)現。注意在下一個(gè)CS下降沿，校準會(huì )被初始化，AD7262的當前轉換就失去意義。其A/D轉換器必須處于工作狀態(tài)來(lái)完成內部校準。
A/D轉換器A和B通道具有獨立的外部增益寄存器用以校準信號增益。增益校準寄存器有7位，改變該寄存器以補償增益。MSB是符號位，其他6位為存儲增益倍數，用于調整模擬輸入信號的范圍，其校準精度是1/4 096。

3 典型應用
3．1 硬件設計
圖2為AD7262與ARM處理器LPC2378的典型應用電路，實(shí)現直流電法勘探中電極A、B電流和電極M、N電壓的采集。采用金屬膜電阻作為采樣電阻以提高測量精度。由于A(yíng)、B電極之間電壓是對大地供電的電極電壓，一般大于100 V，前端電極中都有高壓隔離電路，該采樣電阻阻值一般小于100 Ω。AD7262工作在寄存器控制方式。在LPC2378的P0．15提供的SCLK的控制時(shí)序下，通過(guò)P0．18向AD7262的控制寄存器寫(xiě)入相關(guān)數據。CS進(jìn)入低電平狀態(tài)后，首先由P0．18寫(xiě)入相關(guān)寄存器數據，再開(kāi)始采樣保持并轉換輸出。在寫(xiě)入寄存器時(shí)，DOUTA和DOUTB輸出為三態(tài)。