12位500kHz六通道同時(shí)采樣的A/D轉換器ADS7864及其應用
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ADS78發(fā)4是德州儀器（TI）公司Burr-Brown產(chǎn)品部最新推出的快速6通道全差分輸入的雙12位A/D轉換器。它能以500kHz的采樣率同時(shí)進(jìn)行六通道信號采樣。特別適用于馬達控制和電力監控。
ADS7864 的6路輸入通道可分成3對，測量電機控制或電力監探應用的三相，并將模擬信號轉換成DSP或微處理器所需的數字信號。輸入給片內6個(gè)采樣-保持放大器的信號經(jīng)全差分并在A(yíng)DC輸入期間內保持，使其在50kHz時(shí)仍能提供高達80dB的良好共模抑制比，對高噪聲環(huán)境中的輸入噪聲抑制起到非常重要的作用。 ADS7864特有的并行接口能與六個(gè)FIFO寄存器連接，便于更快速地捕獲數據。各通道輸出字（地址和數據）為16位。
ADS7864芯片簡(jiǎn)介
特性
*6通道同時(shí)采樣
*全差分輸入
*每個(gè)通道轉換時(shí)間2μs
*保證無(wú)失碼
*低功耗：50mW
*6個(gè)FIFO寄存器
內部結構
如圖1所示
芯片的工作原理
ADS7864包含兩個(gè)可以同時(shí)工作的12位A/D轉換器。其3個(gè)保持信號（HOLDA，HOLDB，HOLDC）選擇輸入的多路開(kāi)關(guān)并且啟動(dòng)A/D轉換。這3個(gè)保持信號同時(shí)有效就可以同時(shí)保持6路輸入信號，轉換的數據分別存放在6個(gè)寄存器中。
模擬輸入信號
模擬信號輸入一般有兩種方法，即單端輸入和差分輸入。單端輸入時(shí)-IN輸入端保持在共模電壓，+IN輸入模擬信號；差分輸入時(shí)，輸入信號的幅值為+IN必- IN輸入的差。雙極性輸入的信號，如±2.5V，±5V，±10V，可以通過(guò)如下的電路將其轉換成0V～5V的輸入范圍。
啟動(dòng)A/D轉換
當保持信號HOLDX變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，對應的輸入信號立即被保持，只要這時(shí)ADC是空閑的，即可進(jìn)行A/D轉換。如果這時(shí)已有其它的通道處于保持態(tài)，則該通道將等待前面的通道完成轉換手才能進(jìn)行A/D轉換。如果在一個(gè)時(shí)鐘周期各通道都處于保持態(tài)時(shí)，則通道A先翻來(lái)轉換，接著(zhù)通道B，最后是通道C。另外，如果一個(gè)通道正在進(jìn)行A/D轉換時(shí)，該通道又產(chǎn)生了保持有效信號，則這次保持信號無(wú)效。
在通道沒(méi)有啟動(dòng)一次新的轉換時(shí)，保持信號可以保持低電平，但是要啟動(dòng)一次新的轉換時(shí)，則要使保持控制信號HOLDX先變?yōu)楦唠娖剑ā?5ns），然后再變?yōu)榈碗娖讲艜?huì )有效。
數據輸出
ADS7864有16位輸出數據線(xiàn)，其中D15表明數據是否有效（有效為“1”），D14、D13、D12用于表示通道（如表1所示），其余的D11～D0為該通道轉換的數據值。16位輸出數據為三態(tài)，當微處理器或DSP讀數據時(shí)，RD、CS控制信號應為低電平。
表1 通道真值表
| 數據通道 | DB14 | DB13 | DB12 |
| A0 | 0 | 0 | 0 |
| A1 | 0 | 0 | 1 |
| B0 | 0 | 1 | 0 |
| B1 | 0 | 1 | 1 |
| C0 | 1 | 0 | 0 |
| C1 | 1 | 0 | 1 |
ADS7864輸出數據有3種模式，這是由A2，A1，A0來(lái)選擇的。如表2所示。
表2 選擇通道/模式真值表
| 選擇通道/模式 | A2 | A1 | A0 |
| A0 | 0 | 0 | 0 |
| A1 | 0 | 0 | 1 |
| B0 | 0 | 1 | 0 |
| B1 | 0 | 1 | 1 |
| C0 | 1 | 0 | 0 |
| C1 | 1 | 0 | 1 |
| 循環(huán)模式 | 1 | 1 | 0 |
| FIFO模式 | 1 | 1 | 1 |
當A2A1A0=000～101時(shí)，用于選擇一個(gè)特定的通道；A2A1A0=110時(shí)為循環(huán)模式，即讀數據的過(guò)程為：A0→A1→B0→B1→C0→C1→A0…
A2A1A0=111時(shí)為FIFO模式，即先轉換的數據先讀出。
ADS7864在電網(wǎng)監測系統中的應用
我們在電網(wǎng)監測系統中選用了ADS7864。為了保證電網(wǎng)的安全運行和了解電網(wǎng)運行的狀況，需要對電網(wǎng)的各種運行參數（三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和分析。以往人們測量三相的6個(gè)參數大多是通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)共用一個(gè)A/D轉換器，這樣不僅電路復雜、價(jià)格較高，而且還難以避免采樣的孔徑時(shí)間以及器件間影響引起的誤差。ADS7864可以使測量電路變得簡(jiǎn)單，而且能夠保證測量的精度和準確性。電路結構如圖2所示（實(shí)際應用中還擴展了 RAM、串行接口等）。
在該電路中，三相的保持信號及控制信號接在一起，保證6個(gè)信號的同時(shí)采樣。AT89C52的數據總線(xiàn)是8位，ADS7864的高8位與低8位分別接到數據總線(xiàn)上，當BYTE引腳接高電平，第一個(gè)RD信號有效時(shí)，單片機讀進(jìn)低8位數據；第二個(gè)RD信號有效時(shí)，讀進(jìn)高8位數據。
結束語(yǔ)
ADS7864非常適用于馬達控制和三相交流電的監測與控制。它和單片機的接口很方便。在電網(wǎng)監測系統中，如果采用DSP，對電網(wǎng)中的高次諧波的分析將更加方便、容易。由于A(yíng)DS7864轉換速度非?？?，完全可以在電網(wǎng)監測系統中作為DSP的外部器件使用。
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