《ADS1115 16位模数转换芯片Config寄存器设置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ADS1115 16位模数转换芯片Config寄存器设置（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、功能说明1ADS1115包含输入多路复用器（MUX ），如图25所示。可以测量四个单端或 两路差分信号。另外，AIN0和AIN1可以与AIN3差分测量。多路复用器由 Config寄存器中的MUX 2 : 0位组成。当测量单端信号时，ADC的负输入通 过多路复用器内的开关内部连接到GND。ADS1113和ADS1114没有输入多路复用器，可以测量一个差分信号或一个单 端信号。对于单端测量，将AIN1引脚连接到外部。在本数据手册的后续章节中， AINP指的是AIN0，AINN是指ADS1113和ADS1114的AIN1。测量单端输 入时，器件不输出负码。这些负码表示负差分信号;即（V（ AINP）
2、-V（ AINN） 0.静电放电（ESD）二极管到VDD和GND保护ADS111x输入。为了防止ESD 二极管导通，将绝对电压保持在等式3给出的范围内的任何输入上。GND - 0.3 V2模拟输入ADS111X使用开关电容输入级，其中电容器连续充电，然后放电以测量AINP 和AINN之间的电压。输入信号采样频率称为采样频率或调制频率（fMOD）。 ADS111X具有1MHz的内部振荡器，进一步被分解为4，以便产生250 kHz 的fMOD。在这个输入级使用的电容很小，对于外部电路，平均负载看起来是 阻性的。该结构如图26所示电阻由电容值和切换速率决定。图27显示了图26所示开关的设置。在采样阶
3、段，开关S1闭合。该事件将CA1到V（ AINP），CA2到V（ AINN）和CB到(v( AINP ) -V( AINN)。在放电阶段，首先打开S1 ,然后关闭S2。CA1和CA2然后放电到大约0.7V ,并且CB放电到0V。该充电从驱动ADSlllx模 拟输入的源起动非常小的瞬态电流。该电流的平均值可用于计算有效阻抗(Zeff)， 其中 Zeff = VIN / IAVERAGE。通过对短路AINP和AINN输入施加共模信号并测量每个弓I脚消耗的平均电流来 测量共模输入阻抗。共模输入阻抗根据满量程范围而变化，但对于默认满量程范 围大约为6M。在图26中，共模输入阻抗为ZCM。通过将差分信号
4、施加到AINP和AINN输入，其中一个输入保持在0.7 V，测量 差分输入阻抗。通过连接到0.7 V的引脚的电流是差分电流，并以满量程范围缩 放。在图26中，差分输入阻抗为ZDIFF。确保考虑输入阻抗的典型值。除非输入源具有低阻抗，否则ADS111X输入阻抗 可能会影响测量精度。对于具有高输出阻抗的源，可能需要缓冲。有源缓冲器引 入噪声，并引入偏移和增益误差。在高精度应用中考虑所有这些因素。时钟振荡器频率随温度略微漂移;因此，输入阻抗也会漂移。对于大多数应用来 说，这种输入阻抗漂移是可以忽略不计的，可以忽略。3量程 (FSR)和LSB大小可编程增益放大器(PGA )在ADS1114和ADS11
5、15的妥内核之前实现。满 量程范围由Config寄存器中的PGA 2 :0位组成，可设置为6.144 V ,4.096 V , 2.048 V , 1.024 V , 0.512 V , 0.256 V。表 3 显示 FSR 与相应的 LSB 大小。LSB大小由满量程电压通过公式4所示的公式计算。但是，模拟输入电 压可能永远不会超过电气特性中给出的模拟输入电压限制。如果使用VDD大 于4 V的电源电压，6.144 V满量程范围允许输入电压延长至电源电压。尽管在这种情况下（或每当电源电压小于满量程范围时;例如，VDD = 3.3 V ,满 量程范围= 4.0964参考电压ADS111X具有集成的
6、参考电压。这些设备不能使用外部参考。与初始电压基准 精度和基准温度偏差相关的误差包括在电气特性表中的增益误差和增益漂移规 格中。5振荡器ADS111X具有1 MHz的集成振荡器。没有外部时钟可用于操作这些设备。内 部振荡器在温度和时间上漂移。输出数据速率与振荡器频率成正比。6数字比较器（仅ADS1114和ADS1115 ）ADS1115和ADS1114具有可编程数字比较器，可在ALERT / RDY引脚上发出 警报。Config寄存器中的COMP_MODE位将比较器配置为传统比较器或窗口 比较器。在传统的比较器模式下，当转换数据超过高阈值寄存器（Hi_thresh） 中设置的限制时，ALERT
7、 / RDY引脚置位（默认为低电平有效）。只有当转换 数据低于低阈值寄存器（Lo_thresh）中设置的限制值时，比较器才会置低。在 窗口比较器模式下，当转换数据超过Hi_thresh寄存器或低于Lo_thresh寄存 器值时，ALERT / RDY引脚置位。在任一窗口或传统比较器模式下，比较器可以配置为在Config寄存器中的 COMP_LAT位置位后进行锁存。即使输入信号不超过阈值寄存器的范围，该设置也会导致断言保持。该锁存的断言只能通过发出SMBus警报响应或读取转换寄存器来清除。ALERT / RDY引脚可以通过Config寄存器中的COMP_POL位配置为高电平有效或低电平有效。两种
8、比较器模式的工作原理图如图28所 示。只有在连续读数的设定数超过阈值寄存器(Hi_thresh和Lo_thresh)中设置的阈值后，比较器才能配置为激活ALERT / RDY引脚。配置寄存器中的COMP_QUE 1 : 0位配置比较器在激活ALERT / RDY引脚之前等待超过阈值的一个，两个或四个读数。COMP_QUE 1 : 0位也可以禁用比较器功能，并将ALERT / RDY引脚置于高电平状态。7转换就绪引脚(仅适用于ADS1114和ADS1115 )ALERT / RDY引脚也可以配置为转换就绪引脚。将Hi_thresh寄存器的最高有 效位设置为1，将Lo_thresh寄存器的最高有效
9、位设置为0，以将引脚用作转换 就绪引脚。COMP_POL位继续按预期运行。将COMP_QUE 1 ： 0位设置为 除11之外的任何2位值，以保持ALERT / RDY引脚有效，并允许转换就绪信 号出现在ALERT / RDY引脚输出。COMP_MODE和COMP_LAT位不再控制 任何功能。当配置为转换就绪引脚时，ALERT / RDY继续需要一个上拉电阻。 ADS111X在连续转换模式下每次转换结束时，在ALERT / RDY引脚上提供大约 8洒的转换就绪脉冲，如图29所示。在单次模式下，ALERT / RDY引脚在如 果COMP_POL位设置为0，则转换结束。8 SMbus警报响在锁存比较
10、器模式(COMP_LAT = 1)中，当比较器检测到超过上限或下限阈 值的转换时，ALERT / RDY引脚被置位。该断言被锁存，只能通过读取转换数 据或通过发出成功的SMBus警报响应并读取断言设备I2C来清除 地址。如果转换数据在清除后超过上限或下限阈值，则引脚重新发送。此断言不会影响已在进行的转化。ALERT / RDY引脚是漏极开路输出。该架构 允许多个设备共享相同的接口总线。禁用时，引脚保持高电平状态，使引脚不会 干扰同一总线上的其他器件。当主机检测到ALERT / RDY引脚已锁存时，主器件发出SMBus警报命令（00011001）到I2C总线。具有ALERT / RDY引脚的I2
11、C总线上的任何 ADS1114和ADS1115数据转换器都会响应来自从地址的命令。如果I2C总线 上有多个ADS111X断言锁存的ALERT / RDY引脚，则SMBus警报的地址响应 部分中的仲裁决定哪个设备清除断言。具有最低I2C地址的器件总是赢得仲裁。如果设备丢失仲裁， 设备不会清除比较器输出引脚断言。然后，主机重复SMBus警报响应，直到所 有设备都清除相应的断言。在窗口比较器模式下，如果信号超过高阈值，则 SMBus警报状态位指示1，如果信号超过低阈值，则为0。4设备功能模式4.1复位和上电ADS111X在上电时复位，并将Config寄存器中的所有位都设置为相应的默认 设置。完成复位
12、后，ADS111x进入掉电状态。器件接口和数字模块处于活动状 态，但不进行数据转换。ADS111X的初始掉电状态可以使电源供应紧张的系统 在上电过程中遇到浪涌。ADS111X响应I2C通用调用命令。当ADS111X接收 到一般的呼叫复位命令时，就像设备上电一样，执行内部复位。4.2 操作模式ADS111X以两种模式之一运行：连续转换或单次拍摄。Config寄存器中的MODE位选择相应的工作模式。9.4.2.1单次模式当Config寄存器中的MODE位设置为1时，ADSlllx进入掉电状态，并以单 次模式运行。此电源关闭状态是首次应用电源时ADSlllx的默认状态。虽然掉 电，但设备仍然响应命令
13、。ADSlllx保持在掉电状态直到l被写入Config寄存器中的操作状态（OS）位。当OS位被置位时，器件 将在25ps内上电，将OS位复位为0，并开始一次转换。当转换数据准备好检 索时，设备再次掉电。在进行转换时将l写入OS位没有任何效果。要切换到连 续转换模式，请向Config寄存器中的MODE位写入0。9.4.2.2连续转换模式在连续转换模式（MODE位设置为0）中，ADSlllx连续执行转换。转换完成 后，ADSlllx将结果放在转换寄存器中，并立即开始另一次转换。要切换到单 次模式，请将l写入Config寄存器中的MODE位或复位器件。4.3 低功耗的 Duty Cycling当降低
14、输出数据速率时，AEADC的噪声性能通常会得到改善，因为内部调制器 的更多样本被平均以产生一个转换结果。在功耗很重要的应用中，可能不需要在 低数据速率下提高噪声性能。对于这些应用，ADSlllx支持负载循环，通过以 有效较低的数据速率周期性地请求高数据速率读数，可以显着节省功耗。例如， 具有数据速率设置为860 SPS的掉电状态的ADSlllx可以由指令每l25m（ 8 SPS）进行单次转换的微控制器来操作。860 SPS的转换只需约1.2 ms，因此 ADSlllx在剩余的123.8 ms内进入掉电状态。在此配置中，ADSlllx消耗大 约是连续转换模式下消耗的功率的1/100。占空比是完全
15、任意的，由主控制器定 义。ADS111X提供的数据速率较低，不实现负载循环，并且如果需要，还可提 供改进的噪声性能。5编程5.1 I2C 接口ADS111X通过I2C接口进行通信。I2C是一个双线开漏接口，可在单个总线上 支持多个器件和主器件。I2C总线上的器件只通过将总线连接到地来驱动总线； 设备从不将总线驱动高电平。而是通过上拉电阻将母线拉高，因此当没有器件驱 动低电平时，母线总是很高。作为此配置的结果，两个设备不能冲突。如果两台 设备同时驱动总线，那就没有驱动因素。I2C总线上的通信总是发生在两个器件之间，一个作为主器件，另一个用作从器 件。主机和从机都可以读写，但从机只能在主机的指导下
16、进行。一些I2C器件可 以作为主器件或从器件，但ADS111X只能作为从器件。I2C总线由两条线组成：SDA和SCL。SDA携带数据;SCL提供时钟。所有数 据通过I2C总线以8位传输。要在I2C总线上发送一个位，在SCL为低电平时 将SDA线驱动到适当的电丑SDA上的低电平表示该位为零;高电平表示该位为 1）。SDA线稳定后，SCL线为高电平，然后为低电平。SCL上的脉冲将SDA 位时钟转换为接收器移位寄存器。如果I2C总线保持空闲超过25 ms，则总线 超时。I2C总线是双向的;也就是说，SDA线用于发送和接收数据。从主机读取主机时， 从机驱动数据线;当主器件发送到从器件时，主器件驱动数据线。主人总是驱动 时钟线。ADS111X不能作为主机，因此无法驱动SCL。大多数时候bus空闲;没有通信发生，两条
