12位500kHz六通道同時采樣的A/D轉換器ADS

　　ADS78發4是德州儀器(TI)公司Burr-Brown產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的采樣率同時進行六通道信號采樣。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個采樣-保持放大器的信號經全差分并在ADC輸入期間內保持，使其在50kHz時仍能提供高達80dB的良好共模抑制比，對高噪聲環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芯片簡介

　　特性

　　*6通道同時采樣

　　*全差分輸入

　　*每個通道轉換時間2μs

　　*保證無失碼

　　*并行接口

　　*低功耗：50mW

　　*6個FIFO寄存器

　　內部結構

　　如圖1所示

　　芯片的工作原理

　　ADS7864包含兩個可以同時工作的12位A/D轉換器。其3個保持信號(HOLDA，HOLDB，HOLDC)選擇輸入的多路開關并且啟動A/D轉換。這3個保持信號同時有效就可以同時保持6路輸入信號，轉換的數據分別存放在6個寄存器中。

　　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-IN輸入端保持在共模電壓，+IN輸入模擬信號;差分輸入時，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，可以通過如下的電路將其轉換成0V～5V的輸入范圍。

　　啟動A/D轉換

　　當保持信號HOLDX變為低電平時，對應的輸入信號立即被保持，只要這時ADC是空閑的，即可進行A/D轉換。如果這時已有其它的通道處于保持態，則該通道將等待前面的通道完成轉換手才能進行A/D轉換。如果在一個時鐘周期各通道都處于保持態時，則通道A先翻來轉換，接著通道B，最后是通道C。另外，如果一個通道正在進行A/D轉換時，該通道又產生了保持有效信號，則這次保持信號無效。

　　在通道沒有啟動一次新的轉換時，保持信號可以保持低電平，但是要啟動一次新的轉換時，則要使保持控制信號HOLDX先變為高電平(≥15ns)，然后再變為低電平才會有效。

　　數據輸出

　　ADS7864有16位輸出數據線，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，當微處理器或DSP讀數據時，RD、CS控制信號應為低電平。

　　表1 通道真值表

　　數據通道DB14DB13DB12

　　A0000

　　A1001

　　B0010

　　B1011

　　C0100

　　C1101

　　ADS7864輸出數據有3種模式，這是由A2，A1，A0來選擇的。如表2所示。

　　表2 選擇通道/模式真值表

　　選擇通道/模式A2A1A0

　　A0000

　　A1001

　　B0010

　　B1011

　　C0100

　　C1101

　　循環模式110

　　FIFO模式111

　　當A2A1A0=000～101時，用于選擇一個特定的通道;A2A1A0=110時為循環模式，即讀數據的過程為：A0→A1→B0→B1→C0→C1→A0…

　　A2A1A0=111時為FIFO模式，即先轉換的數據先讀出。

　　ADS7864在電網監測系統中的應用

　　我們在電網監測系統中選用了ADS7864。為了保證電網的安全運行和了解電網運行的狀況，需要對電網的各種運行參數(三相電壓、電流、有功功率、無功功率等)進行實時檢測和分析。以往人們測量三相的6個參數大多是通過多路模擬開關共用一個A/D轉換器，這樣不僅電路復雜、價格較高，而且還難以避免采樣的孔徑時間以及器件間影響引起的誤差。ADS7864可以使測量電路變得簡單，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個信號的同時采樣。AT89C52的數據總線是8位，ADS7864的高8位與低8位分別接到數據總線上，當BYTE引腳接高電平，第一個RD信號有效時，單片機讀進低8位數據;第二個RD信號有效時，讀進高8位數據。

　　結束語

　　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。在電網監測系統中，如果采用DSP，對電網中的高次諧波的分析將更加方便、容易。由于ADS7864轉換速度非常快，完全可以在電網監測系統中作為DSP的外部器件使用。