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(多图) 基于I2C总线的ADS1100型16位模/数转换器

来源:国外电子元器件?? 2007年07月18日 ?? 收藏0

  ADS1100是采用2.7V~5.5V单电源供电的连续自校准模/数(A/D)转换器。它具有分辨率、接口简单、比例放大、功耗低、体积小等优点。ADS1100采用电源电压为基准电压,可按比例进行A/D转换,同时带有差分输入且具有高达16位的分辨率。

  ADS1100每秒可采样8、16、32或128次以进行A/D转换,并提供I2C端口与外部通信。片内可编程增益放大器

(PGA)能提供高达8倍的增益,允许对小信号进行测量。ADS1100有二种工作方式:单周期转换方式和连续周期转换方式。在单周期转换方式中,ADS1100进行一次A/D转换后将自动掉电以减少电流消耗。

  ADS1100的主要特点如下:

  ·16位无漏码;

  ·可连续自校准;

  ·带有可编程增益放大器(增益=1、2、4或8);

  ·可编程数据速率为8s/s~128s/s;

  ·带有I2C端口;

  ·电源电压范围为2.7V~5.5V;

  ·低电流消耗(90μA)。

  1 引脚功能和内部结构

  1.1 引脚功能

  ADS1100的引脚排列如图1所示,采用小型SOT23-6封装,各引脚的功能如下所述。

ADS1100的引脚排列图

  引脚1(VIN+):差分信号正输入端;

  引脚2(GND):地线;

  引脚3(SCL):串行时钟输入端;

  引脚4(SDA):串行数据输入/输出端;

  引脚5(VDD):+5V电压输入端;

  引脚6(VIN-):差分信号负输入端。

  1.2 内部结构

ADS1100的内部结构框图

  ADS1100的内部结构框图如图2所示。由图可知,ADS1100由一个带有可调增益的Δ-∑模/数转换器核、一个时钟发生器一个I2C接口组成。ADS1100的模/数转换器核由差分开关电容Δ-∑调节器和数字滤波器组成。调节器用来测量正模拟输入和负模拟输入的压差,并将其与基准电压相比较。数字滤波器从调节器接收高速位流。并输出一个代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字。考虑到调节器的增益和偏移误差的影响,ADS1100内部集成了自校准电路,以进行自动补偿。

  2 ADS1100的内部寄存器

  ADS1100内有二个寄存器:输出寄存器和匹配寄存器,它们均可通过I2C端口访问。输出寄存器内含上一次A/D转换的结果;配置寄存器允许用户改变ADS1100的工作方式并查询电路的状态。

ADS1100的读操作时序图

  2.1 输出寄存器

  16位输出寄存器中含有上一次A/D转换的结果,该结果采取二进制的补码格式。在复位或上电之后,输出寄存器被清零,并保持为0直到第一次A/D转换完成。输出寄存器的格式如表1所示。

  表1 输出寄存器

  BIT 15 14 13 12 11 10 9 8

  NAME D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8

  BIT 7 6 5 4 3 2 1 0

  NAME D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

  2.2 配置寄存器

  8位配置寄存器用来控制ADS1100的工作方式、数据速率和可编程增益放大器(PGA)设置。配置寄存器的默认设置是8CH,具体模式如下:

  BIT 7 6 5 4

  NAME ST/BSY 0 0 SC

  BIT 3 2 1 0

  NAME DR1 DR0 PGA1 PGA0

  其中ST/BSY位表示它是被写入还是被读出。在单周期转换方式中,写“1”到ST/BSY位则导致转换的开始,写“0”则无影响。在连续方式中,ADS1100将忽略ST/BSY的值。

  在单周期转换方式中读地,ST/BSY表明模/数转换器是否忙于进行一次转换。如果ST/BSY被读作“1”,则表明目前模/数转换器忙,转换正在进行;如果被读作“0”,则表明目前没有进行转换,且上一次的转换结果存于输出寄存器中。在连续方式中,ST/BSY总是被读作“1”。

  位6和位5为保留位,必须被置为“0”。

  SC位用于控制ADS1100的工作方式。当SC为“1”时,ADS1100以单周期转换方式工作;当SC为“0”时,ADS1100以连续转换方式工作。该位的默认设置为0。

  位3和位2(DR位)用于控制ADS1100的数据速率,其控制方式如表2所列。

  表2 DR位

  DR1 DR2 DATA RATE

  0 0 128S/S

  0 1 32S/S

  1 0 16S/S

  1 1 8S/S

  位1和0(PGA位)用于控制ADS1100的增益设置,控制方式如表3所列。

  表3 PGA位

  PGA1 PGA0 GAIN

  0 0 1

  1 0 1

  0 1 2

  1 0 4

  1 1 8?


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