Σ-ΔA/D-AD7715原理及应用

　　1　概述

　　AD7715是新近推出的廉价的高精度模数转换器。由于这种模数转换器采用了Σ-ΔA/D转换结构,不仅精度高、成本低,而且噪声小、抗干扰能力强(对工业现场噪声的抑制能力不亚于双积分ADC),因而成为智能化仪器仪表和工业过程控制的理想选择。

　　AD7715的主要特点:

　　①16位无漏码性能,0.0015%的非线性度,分辨率高。

　　②内设程控放大器,放大器增益可设置为1、2、32和128。从变送器或其它设备传送来的低电平信号无须外部放大即可加至信号输入端。

　　③可在+3.3V或+5V的单电源下工作,功耗极低。1MHz主频,+3.3V电源下,最大工作电流仅为450μA,并有省电的待机模式(+3.3V电源下,最大功耗仅为30μW)。

　　④灵活的三线制串行接口,可方便地与微处理器或DSP相连。

　　⑤片内自校准电路,可有效去除零点漂移和增益误差等的偏差。

　　⑥工作温度范围为-40℃～+85℃,备有16引脚的DIP和SOIC封装。

　　2　基本原理

　　2.1　AD7715转换原理

　　AD7715是新一代的Σ-ΔA/D转换器。现有的VLSI主流工艺CMOS具有易于制作高密度、高速度的数字电路,而难以制作高精度的模拟电路的特点。所以当要求在CMOS工艺上实现高分辨率的A/D转换器时,传统的A/D转换结构因需要有制作精度高、匹配程度好的模拟元件而陷入困境。相反,基于Σ-Δ转换技术的A/D转换结构以数字电路为主,模拟电路简单,且精度和匹配要求低,使A/D转换器获得了新生。因而利用Σ-Δ转换技术,就能够在无须外加工艺(如激光修正、微调工艺等)的情况下,获得高性能价格比的A/D转换器。

　　AD7715是一个带有片载数字滤波器的Σ-ΔA/D转换器。它的功能框图如图2—1所示。它包括一个Σ-ΔADC,一个带静态RAM的校准微控制器,一个时钟发生器,一个数字滤波器和一个双向的串行通信口。CMOS的电路结设计使AD7751的功耗极低,最大工作电流仅为450μA(3.3V电源,1MHz的主频),较适宜于电池供电和回路供电的应用场合。

　　AD7715各引脚功能:AIN(+)、AIN(-)为差分模拟输入端;REF(+)、REF(-)为差分参考输入端;AVDD为模拟电源端;DVDD为数字电源端;AGND为模拟地;DGND为数字地;MCLKIN、MCLKOUT为主时钟信号连接端;SCLK为串行时钟信号输入端;/CS为片选信号;/RESET为复位端;DIN为数据输入端;DOUT为数据输出端;/DRDY为数据转换完毕信号,低电平有效。

　　AD7715设有4个片内寄存器:通信寄存器、设置寄存器、测试寄存器和数据寄存器。通过AD的串行口可软件读、写这些寄存器,从而完成自校准模式设定、转换速率设定、待机模式设置、增益设置等一系列的设置,完成AD7715的各项功能,简捷方便。