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1、11.2.4典型的集成ADC芯片为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生 产出了多种多样的ADC芯片。仅美国AD公司的ADC产品就有几十个 系列、近百种型号之多。从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有 的则价格低廉。从功能上讲，有的不仅具有A/D转换的基本功能，还 包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样 保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。尽管ADC芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快 慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪 种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输 入端（单极性或双极性）；数
2、字量输出端（并行或串行）；转换启动信号 输入端；转换结束信号输出端。除此之外，各种不同型号的芯片可能 还会有一些其他各不相同的控制信号端。选用ADC芯片时，除了必须 考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。有可控三态输出的 ADC芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束 后利用读数信号RT选通三态门，将转换结果送上总线。没有可控三 态输出（包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控 两种情况）的 ADC 芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相 连，而必须通过I/O接口与MPU交换信息。（2）启动转换的控制方式
3、是脉冲控制式还是电平控制式。对脉 冲启动转换的 ADC 芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合 芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。一般能和MPU配套 使用的芯片,MPU的I/O写脉冲都能满足ADC芯片对启动脉冲的要求。 对电平启动转换的ADC芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的 电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到 错误的结果。为此，必须用D触发器或可编程并行I/O接口芯片的某 一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换 具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的 ADC 芯 片都不少，在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。下
4、面介绍两 种常用芯片的性能和使用方法。1. ADC 0808/0809ADC 0808和ADC 0809除精度略有差别外（前者精度为8位、后 者精度为7位），其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包 括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟 多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系 统”利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在 多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1）主要技术指标和特性（1）分辨率： 8 位。1（2）总的不可调误差：ADC0808 为土2LSB,ADC0809 为土 1LSB。（3）转换时间： 取决于
5、芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，Tcon=128“s。（ 4）单一电源： +5V。（5）模拟输入电压范围：单极性05V；双极性5V, 10V（需 外加一定电路）。（ 6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使所有内部寄存 器清零，下降沿使 A/D 转换开始。（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。2) 内部结构和外部引脚ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20 所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下：图11.19 ADC0808/0809内部结构框图(1)
6、 ININ 8路模拟输入，通过3根地址译码线ADD、DD、07ABADD 来选通一路。C(2) DD A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故70可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D为最高位，D为最70 低位。(3) ADD、ADD、ADD 模拟通道选择地址信号，ADD为低位，ABCAADD 为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。C(4) V(+)、V (-)正、负参考电压输入端，用于提供片内RRDAC 电阻网络的基准电压。在单极性输入时， V(+)=5V， V(-)=0V；RR双极性输入时， V(+)、 V (-)分别接正、负极性的参考电压。RRN 一IN# 一5I
7、N厂6叫一START 一EOC OE CLOCK 一Vcc Vr(+)GND一1282273264ADC2552460808/08092372282192010191118121713161415IN,IN】叫ADDa addb ADDC ALED7(MSB)一匕2q一 DJLSB) 一Vr2图 11.20 ADC0808/0809 外部引脚图表 11.3 地址信号与选中通道的关系地址选中通道ADDCADDBADDA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN111IN7（5）ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有 效时，A、B、C三位地址信号被锁
8、存，译码选通对应模拟通道。 在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道 地址和启动A/D转换。（6）STARTA/D 转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉 冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进 行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头 开始转换。（7）EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过 程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态 信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采 样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在 刚加电时需由外电路第一次启动。（
9、8）OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信 号时， ADC0808/0809 的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总 线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响 应信号。3）工作时序与使用说明ADC 0808/0809的工作时序如图11.21 所示。当通道选择地址有 效时， ALE 信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随 ALE之后（或与ALE同时）出现oSTART的上升沿将逐次逼近寄存器SAR 复位，在该上升沿之后的2“s加8个时钟周期内（不定），EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变 高电平。微处理器收到变为高电
10、平的EOC信号后，便立即送出OE信 号，打开三态门，读取转换结果。!-* W2ys+8T 图 11.21 ADC 0808/0809工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行 （当 然，不能在转换过程中进行），然而通常是把通道选择和启动转换结 合起来完成（因为 ADC0808/0809 的时间特性允许这样做）。这样可以 用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通 道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据 总线选择。如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启 动信号有2“s+8个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中 断
11、请求。为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平 产生中断请求。2. AD574AAD574A 是美国 AD 公司的产品，是目前国际市场上较先进的、价 格低廉、应用较广的混合集成12位逐次逼近式ADC芯片。它分6个 等级，即AD574AJ、AK、AL、AS、AT、AU,前三种使用温度范围为0 +70C,后三种为-55+125C。它们除线性度及其他某些特性因等级 不同而异外,主要性能指标和工作特点是相同的。1) 主要技术指标和特性1(1) 非线性误差：1LSB或土2LSB(因等级不同而异)。(2) 电压输入范围：单极性0+10V, 0+20V，双极性土5V, 10V。(3) 转换时间
12、：35 “s。(4) 供电电源： +5V,15V。( 5)启动转换方式： 由多个信号联合控制,属脉冲式。(6)输出方式： 具有多路方式的可控三态输出缓存器。( 7)无需外加时钟。(8) 片内有基准电压源。可外加VR,也可通过将VO(R)与Vi(R) 相连而自己提供VR。内部提供的VR为(10.000.1)V(max),可供外 部使用，其最大输出电流为1.5mA；(9) 可进行12 位或8 位转换。 12 位输出可一次完成,也可两 次完成(先高8 位,后低4位)。2) 内部结构与引脚功能AD574A 的内部结构与外部引脚如图11.22 所示。从图可见,它 由两片大规模集成电路混合而成：一片为以D
13、/A转换器AD565和10V 基准源为主的模拟片，一片为集成了逐次逼近寄存器SAR和转换控制 电路、时钟电路、三态输出缓冲器电路和高分辨率比较器的数字片 其中12位三态输出缓冲器分成独立的A、B、C三段，每段4位，目 的是便于与各种字长微处理器的数据总线直接相连AD574A为28引 脚双列直插式封装，各引脚信号的功能定义分述如下：图11.22 AD574A的结构框图与引脚（1）12/8输出数据方式选择。当接高电平时，输出数据是 12位字长；当接低电平时，是将转换输出的数变成两个8 位字输出。（2）A转换数据长度选择。当A为低电平时，进行12位转00换；A为高电平时，则为8位长度的转换。0（3）
14、 CS片选信号。（4）R/C 读或转换选择。当为高电平时，可将转换后数据 读出；当为低电平时，启动转换。（5）CE芯片允许信号，用来控制转换与读操作。只有当它 为高电平时，并且CS =0时，R/信号的控制才起作用。CE和C、R/C、12/8、A信号配合进行转换和读操作的控制真值表如表11.4所示。 0(6) V 正电源，电压范围为0+16.5V。CC(7) V (R) 10V参考电压输出端，具有1.5mA的带负载能力。o表 11.4 AD574A 的转换和读操作控制真值表CECSR / C， 12/ 8A0操作内容0XXXX无操作X1XXX无操作100X0启动一次12位转100X1换101+5X启动一次8位转换101V0并行读出12位101DG1读出高8位(A段和NDB段)DG读出C段低4位，ND并自动后跟4个0( 8) AGND模拟地。(9) GND数字地。(10) Vi(R)参考电压输入端。(11) V 负电源，可选加-11.4V-16.5V之间的电压。EE(12)
