16位串行模数转换器MAX1132的特性及应用

摘要：MAX1132是美国MAXIM公司生产的16位串行模数转换器，文章介绍了MAX1132的工作原理、接口特点及使用方法，给出了它在数据采集系统中的硬件电路和软件程序。
　　关键词：模数转换器；MAX1132；数据采集
　　
　　１引言
　　
　　模数转换器（ＡＤＣ）是现代测控中非常重要的环节，它一般分为串行模数转换器和并行模数转换器。后者虽然传输速度快，但引脚多、体积大、占用单片机口线多；而串行ＡＤＣ的传输速率也可以做的很高，并且具有体积小、功耗低、占用单片机口线少等优点。因此，串行ＡＤＣ的应用越来越广泛。
　　
　　ＭＡＸ１１３２是ＭＡＸＩＭ公司生产的单电源、低功耗、１６位、单／双极性转换的高精度串行逐次逼近型ＡＤＣ。其内部带有跟踪／保持及校准电路，可使用内部或外部参考电压及时钟。采样速率最高可达到２００ｋｓｐｓ?最低消耗电流为７．５ｍＡ。若工作于关闭模式，消耗电流可降低到２．５μＡ。该ＡＤＣ可应用于工业过程控制、数据采集系统、便携式数据记录、医疗或掌上设备以及系统检测等领域。
　　
　　２ＭＡＸ１１３２的引脚功能
　　
　　ＭＡＸ１１３２是可编程的单通道ＡＤＣ，采用２０引脚ＳＳＯＰ封装形式，其引脚排列如图１所示。各引脚的功能如下：
　　
　　ＲＥＦ：参考电压缓冲输出／ＡＤＣ参考电压输入，可用作模数转换的参考电压；
　　
　　ＲＥＦＡＤＬ：参考带隙输出端／参考带隙缓冲输入端；
　　
　　ＡＧＮＤ：模拟地；
　　
　　ＡＶＤＤ：＋５Ｖ±５％模拟电源；
　　
　　ＤＧＮＤ：数字地；
　　
　　ＳＨＤＮ：关闭控制输入端；
　　
　　Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２：分别为用户可编程输出０，１，２；
　　
　　ＳＳＴＲＢ：串行选通输出端；
　　
　　ＤＯＵＴ：串行数据输出端；
　　
　　ＲＳＴ：复位引脚；
　　
　　ＳＣＬＫ：串行数据时钟输入端；
　　
　　ＤＶＤＤ：＋５Ｖ±５％数字电源；
　　
　　ＤＩＮ：串行数据输入端；
　　
　　ＣＳ：片选端；
　　
　　ＣＲＥＦ：旁路缓冲参考端；
　　
　　ＡＩＮ：模拟输入端。
　　
　　３工作原理
　　
　　ＭＡＸ１１３２通常由时钟将控制字节从串行数据输入端(ＤＩＮ)打入其内部移位寄存器，以决定其工作模式并启动转换。当ＣＳ变低或一次转换(或校准)结束以后，ＤＩＮ端接收到的第一个逻辑“１”被定义为控制字节的开始位（ＭＳＢ）。在该位到达前，由时钟打入ＤＩＮ的逻辑“０”均无效，ＤＩＮ的每位数据均在每个ＳＣＬＫ的上升沿打入ＭＡＸ１１３２内部移位寄存器。值得注意的是：如果在当前的转换完成以前，一个新的开始位被时钟打入的话，当前的转换就会被中断，同时开始新的输入信号采集。
　　
　　ＭＡＸ１１３２可用外部或内部时钟完成逐次逼近转换，但两种模式均用外部时钟将数据移入器件或从器件中移出。在外部时钟模式下，数据的移入移出和转换步骤均由外部时钟控制。内部时钟模式下的转换时钟由ＭＡＸ１１３２内部时钟发生器产生，速率最高可达８ＭＨｚ。一般要求完成一次转换的周期是８个ＳＣＬＫ的整数倍。ＭＡＸ１１３２具有短采集（２４ＳＣＬＫ）和长采集（３２ＳＣＬＫ）两种工作模式。单极性输入时，直接输出二进制数；双极性输入时，输出的是二进制补码。
　　
　　ＭＡＸ１１３２还带有３个用户可编程的输出口(Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２)，它们均采用推挽式ＣＭＯＳ输出，可用来驱动多路转换开关或ＰＧＡ。这三个编程口在缺省状态下的输出均为零，并且在硬件关闭模式期间均保持不变，此外，它们在上电置位时，也均被置零。
　　
　　图2
　　
　　４ＭＡＸ１１３２的应用
　　
　　在笔者研制开发的网络地电影像仪系统中，由于需要检测的地电信号的幅值范围较大，检测信号精度要求高，信号采集时间短，而且需要采集的信号通道多，因此对ＡＤＣ的性能提出了很高的要求。而ＭＡＸ１１３２具有双极性转换模式，转换的电压范围可达到－１２Ｖ～＋１２Ｖ，比其他ＡＤＣ转换电压范围要宽；它的精度达到１６位，转换速度最高可达到２００ｋｓｐｓ，足以满足系统对精度和速度的要求；虽然它内部没有集成多路转换开关，但本身带有三个用户可编程输出口，可以很方便地控制一个多路转换开关，以满足系统信号采集通道多的要求；ＭＡＸ１１３２采用单电源供电，内部带有参考电压，可简化外围电路，而且使用方便。基于以上特点，笔者选用了ＭＡＸ１１３２。
　　
　　
　　
　　
　　

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