11通道10位串行AD转换器TLC1543及其在单片机系统中的应用

概述
输入中的任何一个或 . 个内部自测试 （ KDLE 5 GDKG） 电 压中的一个。
第>期
吴
方， 邓素萍： (( 通道 () 位串行 5 % 8 转换器 / &#(012 及其在单片机系统中的应用
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片内设有自动采样—保持电路。在转换结 束 输出端变高， 以指示转换 时， “转换结束” 信号 （ !"#） 的完成。系统时钟由片内产生， 并由 $ % " #&"#’ 同步。片内转换器的设计使器件具有高速 （ ()! *转 换时间） 、 高精度 （ () 位分辨率、 最大 + &,- 线性误 差） 和低噪声的特点。 该芯片中的转换器结合外部输入的差分高阻的 基准电压， 具有简化比率转换、 刻度以及模拟电路与 表(
关键词： 串行 & ’ ( 转换器； 采样； 转换周期； 串行数据传送 0 ’ 1 周期； 4 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （!""!）"6 5 -- 5 ", ) 23/ ! & #""% 5 "#-3
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微 电 子 技 术 总第 #-% 期 年 #! 月 !""! 7=!>?@3@!2>?A=! 2@!BA?3?CD # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # #
方式 % 转换周期时为高 快 速 方 式 方式 5 连续低
方式 ! 转换周期时为高 %% A %6 方式 ’ 连续低 %6
慢 方 速 式
方式 & 转换周期时为高 %% A %6 方式 6 连续低 %6
所用串行时钟脉冲的数目也取决于工作的方 式， 从 %7 个到 %6 个不等， 但要开始进行转换， 至少 需要 %7 个 时 钟 脉 冲。 在 第 %7 个 时 钟 的 下 降 沿 而当转换完成时回到逻辑高电平。 1*$ 输出变低， 需要说明的是： 如果 ( ) * $#*$- 的传送多于 %7 个 时钟， 在 第 %7 个 时 钟 的 下 降 沿 内 部 逻 辑 也 将 /.".*2 " 变低以保证剩下的各位的值是零。 ! + 5 转换周期 见前所述， 转换开始于第 ’ 个 ( ) * $#*$- 的 下降沿之后， 片内转换器对采样值进行逐次逼近式 其工作由 ( ) * $#*$- 同步了的内部时 . ) / 转换， 钟控制。转换结果锁存在输出数据寄存器中， 待下 一个 ( ) * $#*$- 周期输出。
第 ." 卷， 第6期 THLN ."， 2H N 6
#
) *+#,-. 是美国 ) 0 公司生产的众多串行 & ’ ( 转换器中的一种， 它具有输入通道多、 转换精度高、 传输速度快、 使用灵活和价格低廉等优点， 是一种高 性价的 & ’ ( 转换器。 ) *+#,-. 是 +Q1?、 #" 位开关电容逐次逼近模 数转换器。它有三个输入端和一个 . 态输出端： 片 选 （ +? ） 、 输入 ’ 输出时种 （ 0 ’ 1 +*1+R ） 、 地址 输 入 （&((S=??） 和数据输出 （ (&)&18 ) ） 。这样通过 一个直接的四线接口与主处理器或其外围的串行口
’
工作时序
" #$%&’! 的 工 作 由 $, 使 能 或 禁 止。工 作 时 $, 必 须 为 低， $, 被 置 高 时， ( ) * $#*$- 和 ./B /01,, 被禁止以及 /.".*2 " 为高阻状态。由于 该器件有 6 种基本的串行接口时序方式， 鉴于本文 篇幅所限， 仅介绍工作方式 ( 的工作时序 （本器件应 用部分的编程也是参照此时序） ， 这种方式是一种具 （高） 的快速转 有 %7 时钟和 $, 在转换周期的无效 换方式， 其他方式请参阅 " ( 公司的数据手册。 其具体的工作时序图如图 5 所示。 $, 下降沿 使 /.".*2 " 引脚脱离高阻抗状态并启动一次 ( ) * $#*$- 的工作 过 程。上 一 次 转 换 结 果 的 3,4 出 现 在 $, 的 下 降 沿，以 3,4 前 导 方 式 从 在前 ’ 个 ( ) * $#*$- 的 /.".*2 " 口输出数据，
同时， 串口也从 /.".*2 " 端接收前一次转换 的结果。它以 3,/ 前导方式从 /.".*2 " 输出， 万方数据 但 3,4 出现在 /.".*2 " 端的时刻取决于串行接
第7期
吴
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上升沿将下一次转换模拟通道地址打入 !""#$%%
端。整个构成需要 &’ 个时钟周期。
图(
方式 &， 使用 )% 时， &’ 时钟传送时序图
*
*+了电路设计， 接口电路见图 / !,23)*& 为例， 所示。 在实际的应用中， 为防止工业现场的干扰， 切断 采用光 )04 与发射通道和接收通道直接电的联系， 电隔离电路， 使用 * 个光电耦合器提供 /56 隔离的 光电隔离系统。考虑 , -)&*./ 发射通道的驱动能 力， 使用 )3’&/ 三极管进行一级放大。这种设计提 高了系统工作的可靠性。
功能选择 .7 .% .5 .! 模 拟 输 入 通 道 .’ .& .6 .8 .9 .: .%7 测 试 电 压 （ ; <=> ? ? ; <=> @ ） )5 ; <=> @ ; <=> ? 送入地址寄存器的值 二进制 7777 777% 77%7 77%% 7%77 7%7% 7%%7 7%%% %777 %77% %7%7 %7%% %%77 %%7% 十六进制 7 % 5 ! ’ & 6 8 9 : . 4 $ /
(0
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8;!,, 和 $ % " #&"#’。一个由低至高的变化将在一个设置时间内禁止 588;!,, 和 $ % " #&"#’。 串行数据输入端。一个 1 位的串行地址选择下一个即将被转换的所需的模拟输入或测试
(<
588;!,,
电压。串行数据以 =,- 为前导并在 $ % " #&"#’ 的前 1 个上升沿被移入。在 1 个地址位 被读入地址寄存器后， 这个输入端对后续的信号无效。
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工作过程
" #$%&’! 工作过程分为两个周期： ( ) * 周期和
口时序。 " #$%&’! 可以用 6 种基本串行接口时序 方式， 这些方式取决于 ( ) * $#*$- 的速度与 $, 的 工作， 如表 ! 所示： 表!
引脚号 ( 3 4、 ((、 (. 名称 5) 6 5() $%" $
逻辑电路和电源噪声隔离的特点。开关电容的设计 可以使在整个温度范围内有较小的转换误差。
.
引脚排列及功能
其引脚说明如 / &#(012 引脚排列如图 ( 所示， 表 ( 所列。
/ &#(012 的引脚说明
说 明
模拟输入端。这 (( 个模拟信号输入由内部多路器选择。驱动电源的阻扰必须小于或等 于 (7" 片选端。在 #, 端的一个由高至低变化将复位内部计数器， 控制和使能 85/5"9 / 、 58:
方式 $,
工作方式
时钟数 /.".*2" 端的 3,4 %7 %7 $, 下降沿 1*$ 上升沿 $, 下降沿 1*$ 上升沿 $, 下降沿 第 %6 个时钟下降沿
实际转换周期。 ( ) * 周期 一开始， $, 为高， ( ) * $#*$- 和 .//01,, 被 禁止以及 /.".*2 " 为高阻状态。当串行口使 $, !+% 变低， 开始转换过程， ( ) * $#*$- 和 .//01,, 使 能， 并 使 /.".*2 " 端 脱 离 高 阻 状 态。 在 ( ) * 以 3,4 前导方式从 $#*$- 的前 ’ 个脉冲上升沿， .//01,, 口输入 ’ 位数据流到地址寄存器。这 ’ 位为模拟通道地址， 控制 %’ 通道模拟多路器从 %% 个模拟输入和 ! 个内部自测电压中 （其选择格式见 ， 选通一路送到采样—保持电路， 该电路从第 ’ 表 5） 个 ( ) * $#*$- 的下降沿开始对所选模拟输入进行 保持到 采样， 采样一直持续 6 个 ( ) * $#*$- 周期， 第 %7 个 ( ) * $#*$- 的下降沿。 表 5 输入寄存器格式
收稿日期： !""#$"%$"! 万方数据 图# ) *+#,-. 引脚图
!!!!!!!" 摘
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