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16位A/D轉換器MAX1166的原理及應用
摘要：MAX1166是美國MAXIM公司生產的逐次逼近型16位低功耗模數轉換器，該轉換器內帶4.096Ｖ精密參考源，同時具有并行數據輸出接口。文章介紹了該模數轉換器的特性、功能及實際應用電路。１ 概述
ＭＡＸ１１６６是美國ＭＡＸＩＭ公司生產的逐次逼近型１６位模數轉換器，該芯片片內除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必須的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比較器和控制邏輯外，還集成了時鐘、４．０９６Ｖ精密參考源和接口電路，其內部結構框圖如圖１所示。ＭＡＸ１１６６的數據總線為８位，因此與目前廣泛使用的８位微處理器連接非常方便。
ＭＡＸ１１６６的典型參數如下：
●并行數據輸出接口：８位?
●采樣頻率：１６５ｋｓｐｓ?
●精度：最大線性誤差±２ＬＳＢ，１６位無誤碼?
●內部參考源電壓：４．０９６Ｖ?
●外部參考源電壓輸入范圍：＋３．８～５．２５Ｖ?
●模擬電壓輸入范圍：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?
●數字電壓輸入范圍：＋２．７～＋５．２５Ｖ?
●小電流?外部參考電源流為１．８ｍＡ?內部參考電源流為２．７ｍＡ?采樣率在１０ｋｓｐｓ時的外部參考電源電流為０．１μＡ;
●采用２０管腳ＴＳＳＯＰ封裝。
ＭＡＸ１１６６共有２０個引腳，圖２為其引腳排列圖，這些引腳大體可分為三類。
第一類是電源類?其中，模擬電源ＡＶＤＤ和數字電源ＤＶＤＤ應分別通過０．１μＦ的鉭電容與模擬地和數字地相連接。而數字地ＤＧＮＤ和模擬地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
第二類為模數信號類?其中，ＡＩＮ為模擬信號輸入端；Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５為數字量并行輸出口。
第三類是控制信號類?其中ＣＳ ?輸入?為轉換啟動端；Ｒ／ Ｃ（輸入）為讀取結果／模數轉換控制端；ＥＯＣ（輸出）用于指示轉換結束；ＨＢＥＮ?輸入?用來控制從總線讀出的數據是轉換結果的高字節還是低字節；ＲＥＦＡＤＪ為參考電源選擇端，該端通過０．１μＦ鉭電容與模擬地相接時?選擇內部參考電源模式?而當其直接與模擬電源相接時?選擇外部參考電源模式；ＲＥＦ為參考電源輸入／輸出端，選擇內部參考電源時?該腳應通過４．７μＦ鉭電容接模擬地?而選擇外部參考電源時?該腳為外部參考電源輸入端。
２ ＭＡＸ１１６６的轉換控制時序
ＭＡＸ１１６６的一次轉換過程可分為三個階段，即轉換準備階段、模數轉換階段和轉換結果輸出階段。圖３為其轉換時序圖。具體工作過程如下：
首先將Ｒ／ Ｃ管腳置低電平，然后在ＣＳ腳輸入脈沖信號，ＭＡＸ１１６６會在ＣＳ的第一個脈沖信號的下降沿進入工作狀態；并在ＣＳ的第二個脈沖信號下降沿啟動Ａ／Ｄ轉換。此脈沖信號的寬度最小應為４０ｎｓ。轉換過程中，ＥＯＣ腳為高電平，并在經過約５μｓ轉換完成后，ＥＯＣ腳電平變低以指示轉換完成。當ＥＯＣ腳輸出為低電平時，若將Ｒ／ Ｃ腳置為高電平，系統將在ＣＳ的第三個脈沖的下降沿把轉換結果輸出到數據總線上。
在數據轉換過程中，通過檢測ＥＯＣ腳的輸出電平即可判斷數據的轉換狀態。當ＥＯＣ輸出為高電平時，表示數據轉換仍在進行，此時不能讀取數據；而當ＥＯＣ輸出為低電平時，表明數據轉換已經結束，此時可以讀取數據。設置并行數據輸出選擇位ＨＢＥＮ為高電平?可讀取數據高８位；而設置ＨＢＥＮ為低電平則可讀取數據低８位。
ＭＡＸ１１６６有兩種工作模式，即穩定工作模式和低功耗工作模式。可由管腳Ｒ／ Ｃ在ＣＳ第二個脈沖下降沿的狀態來決定選擇哪種工作模式，Ｒ／ Ｃ 為低電平時，選擇正常工作模式，為高電平時選擇低功耗工作模式。
圖3 MAX1166轉換時序圖
３ 典型應用電路
ＭＡＸ１１６６的總線接口為８位，該總線的接口速度相當快，可以和各種微處理器直接進行接口，因此ＭＡＸ１１６６與８位微處理器的連接電路相對比較簡單。圖４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口電路圖。在本例中，由于單片機外圍芯片僅有ＭＡＸ１１６６一片，所以，為簡單起見，沒有為之確定地址，即任意地址均可作為其地址。因為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信號脈沖寬度要求最小為４０ｎｓ，因此，對于單片機而言，只要對外部設備進行寫操作，即會產生ＷＲ脈沖，其寬度為６個時鐘周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振，其脈沖寬度為５００ｎｓ，所以可以將單片機的ＷＲ信號作為ＭＡＸ１１６６的ＣＳ輸入信號。至于Ｒ／ Ｃ 、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信號，只需連接到普通的鎖存功能端口即可（如單片機的Ｐ１口）。
圖４中，ＭＡＸ１１６６采用的是內部參考源。如果在ＣＳ信號的第二個脈沖下降沿使Ｒ／ Ｃ 為低電平，即選擇了穩定工作模式，該模式的應用程序如下（該程序會將轉換結果的高８位存放在片內存儲器Ａ０單元，而將低８位存放在Ａ１單元）：
ＭＯＶ Ｒ０ ? ＃Ａ０ ；數據暫存區地址
ＳＡＭＰ? ＣＬＲ Ｐ１．０ ；拉低Ｒ／ Ｃ電平，為
Ａ／Ｄ轉換啟動做準備
ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ?Ａ ；給ＣＳ第一個脈沖信
號，ＭＡＸ１１６６進入準
備工作狀態
ＭＯＶＸ ＠ ＤＰＴＲ?Ａ ；給ＣＳ第二個脈沖信
號，啟動Ａ／Ｄ轉換
ＷＡＩＴ? ＪＢ Ｐ１．２? ＷＡ
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