一种高速AD转换电路MAX114
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《国外电子元器件》1999年第3期1999年3月
图1
MA X114的引脚排列
●新特器件应用
一种高速AD 转换电路MAX114
山东大学
姜伟光
摘要:MAX114是美国MAXIM 公司生产的一种高速AD 转换电路芯片,
本文介绍了该电路的性
能、特点和工作原理,并给出了应用实例。关键词:PC 机写模式读模式MAX114
MAX114
[1]
是美国MAXIM 公司最近推出的
8比特、4通道A/D 转换器。它采用单一5V 电源,
利用HAL F —FL ASH 技术,使转换时间达到660ns 。PWRDN 引脚可使电流减小到1μA 。
芯片从掉电模式转换到正常模式不超过220ns (在突变模式应用中允许电流大幅度减小)。在突变模式下,
ADC 从低功耗状态启动后能以特定的时间间隔采
样模拟输入通道。转换器含有跟踪、保持特性,使ADC 能将快变信号数字化。芯片由于无外部接口逻辑而以存储器定位或I/O 形式出现,从而使微处理器接口得到简化。数据输出使用锁存三态缓冲电路,可以非常方便的与外部8位数据的总线或系统接口。
1.MA X114性能特点
MAX114有如下性能特点:
●单一5V 电源供电
●4通道模拟输入●低功耗:40mw (正常工作模式)
5mw (掉电模式)
●精度≤1L SB ●快速转换时间:660ns/通道●不需要外部时钟●内含跟踪,保持电路●频宽:1M Hz
2.MA X114引脚及功能
MAX114的引脚排列如图1所示,各引脚功能
如下:
数据线D0～D7:AD 转换输出,与CPU 数据总线连接。
IN 1～IN 4:模拟信号输入端。
WR 、RD 、CS :分别为读、写、片选信号,负脉冲
有效。
MOD E :模式选择输入。MOD E =0为读模式;MOD E =1为写—读模式。
IN T :中断输出及转换结束标志。
PWRDN :降低电源电流控制,PWRDN =0有
效。
R EF +,R EF -:参考电压,分别接5V 和GND 。A0,A1:IN 1～IN 4模拟输入通道选择。VDD :5V 电源。GND :地。
3.MA X114工作原理
MAX114有2种基本接口模式,由MOD E 引
脚设置。MOD E =0,工作在读模式;MOD E =1,工
作在写—读模式。在PWRDN 控制下,可工作在掉电模式。
MAX114采用HAL F -FL ASH 技术,用二个四位ADC 单元获得8位结果,高位ADC 单元将输入电压与参考电压比较,得出高4位数据。一个内部D/A 转换器利用高4位单元产生一个模拟量,并将
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图2M X114与PC 总线的结构电路
一种高速AD 转换电路MAX114
其与输入电压比较,二者的差值产生低4位数据。一个内部模拟信号可使芯片在CPU 控制下读取MAX114的模拟输入电压。3.1掉电模式
在掉电模式或低速采样应用中,MAX114在转换期间可被关闭,将电流减小至最低。当PWRDN =0时,可将电流减小到1μA ;当PWRDN =1时,可唤醒MAX114,被选择的模拟输入通道进入跟踪模式,经360ns 以后(包括电压上升延迟时间和数据保持时间)就可以得到有效信号,一个新的转换开始。如果不需要掉电模式,则直接将PWRDN 接5V 电源。3.2读模式(MOD E =0)
在读模式下,转换和数据通道均由RD 控制。通过一条读指令使RD 与CS 在低电平时启动一次转换。转换完毕后再执行一条读指令可将数据读入CPU 中,因此,仅利用两条简单的读指令即可完成读入数据的功能。
在读模式中,WR 被设置为一个输出状态,因此它可以驱动一个CPU 的R EAD Y/WA I T 信号。WR 为漏极开路输出,内部无上拉电阻。它在CS 的下降沿变为低电平,在转换结束时上升。如果不用,WR 可以闲置。IN T 输出在转换结束之后将变为低电平,RD/CS 的上升沿返回高电平。
3.3写-读模式
执行写指令输入电压的转换由WR 下降沿启动。当WR 回到高电平时,转化的高4位数据被锁存到缓冲器内,然后低4位开始转换。IN T 变低后转换结束。低4位数据这时被锁存到输出缓冲区内。当再执行一条读指令时,RD 变低即可获得AD 转换结果。3.4使用内部延时得到转换时间
CPU 在读取转换数据以前必须等待转换结束信号IN T 变低。转换结果可以在输出锁存器中得到。因此通过判断IN T 的变化可得出转换结束信号,然后再通过读指令得到转换结果。读完结果后,IN T 同时被RD/CS 的上升沿复位。当然也可以通过软件得到延时。3.5最快转换
内部产生的延时随温度和电源电压的变化而发生微小变化。因此,可用RD 强制获得最短的转换时间。RD 在WR 的上升沿变为
低电平,但是必须在IN T 变低之前发生以使转换完成,并使输出缓冲器内包含转换结果IN T 在RD 后变低,在RD/CS 的上升沿复位。总转换时间为660ns 。
上电后第一次AD 转换时应忽略读取结果。
4.MA X114的应用
图2是笔者在采集系统中用MAX114与PC 总线[2]的接口电路。由于是专用系统,故省去了IN T 判断电路,而采用软件延时。其中74L S273的输出将数据线D0～D2与A0～A1以及PWRDN 连接。这样执行一条OU T 、DX ,AL 指令就可同时选择通道号及MAX114上电操作。74L S138和74L S10组成了地址译码电路,可提供出2F0H ～
2F7H 七个地址,本例使用了其中两个。
以下子程序是在读写模式下连续采集IN 1～IN 4通道AD 数据的程序。
COD E
SE GM EN T
ASSU M E CS :COD E ,DS :COD E AD-GE T PROC FA R B E GIN :
J M P
S TA R T
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BU FF ER DB4DU P(0);存放AD数据缓冲区
PO R T0DW2F0H;AD读写地址
PO R T1DW2F1H;通道选择地址
S TA R T:MOV B X,O FFSE T BU FF ER;设置数据缓冲区首址
MOV DX,PO R T0;MA X118口地址
OU T DX,AL;启动A/D
MOV AL,4;设置延时系数
D ELA Y0;D EC AL
J N Z D ELA Y0;延时
MOV DX,PO R T0;MA X118口地址
IN AL,DX;读取AD数据并废弃首次结果
MOV CX,4;设置通道循环计数器
MOV A H,00000100B;初始通道选择0通道SEL EC T:MOV DX,PO R T1;273口地址
MOV AL,A H
OU T DX,AL;选择输入通道和PWRDN有效
MOV DX,PO R T0;MA X118口地址
OU T DX,AL;启动A/D
MOV AL,2;设置延时系数
D ELA Y:D EC AL
J N Z D ELA Y;延时
MOV DX,PO R T0;MA X118口地址
IN AL,DX;读取所选择通道的AD数据
MOV[B X],AL;送存AD数据
INC B X;数据区地址增一
INC A H;通道计数器增一
LOO P SEL EC T;通道计数减一并循环
MOV DX,PO R T1;273口地址
MOV AL,00000000B;撤消PWRDN
OU T DX,AL;使MA X118处于掉电模式
R E T;返回主程序
AD GE T END P
COD E ENDS
END B E GIN
参考文献
1.MAXIM N EW R EL EASE EA TA BOO K VOL2 U M E V I1997
2.董渭清等.高档微机接口技术及应用.西安交通大学出版社,1995
编者注:
对上述器件感兴趣者,请与美国MAXIM公司北京办事处联系。
电话:(010)62010598
传真:(010)62010298
咨询编号:990308