Buscando chips AD de 8 y 10 bits
Resumen: el artículo presenta en detalle las funciones de los pines, los principales parámetros, las características y las aplicaciones típicas del chip de conversión de analógico a digital en serie de 10 bits de alta velocidad y baja potencia. AD7810, y también proporciona el circuito de interfaz de comunicación y la lista de programas del microprocesador PIC16C6X/7X y el microcontrolador 8051 y el convertidor analógico a digital AD7810.
Palabras clave: AD7810
Microcontrolador convertidor analógico a digital de bajo consumo
AD7810 es un convertidor analógico a digital de bajo consumo de Analog
Dispositivos Consumo de energía, convertidor A/D serie de alta velocidad de 10 bits. Está disponible en paquetes DIP y SOIC de 8 pines con reloj interno. Su cableado periférico es extremadamente simple, el tiempo de conversión AD7810 es de 2 μs y utiliza una salida de interfaz serie síncrona SPI estándar y una fuente de alimentación única (2,7 V ~ 5,5 V). En el modo automático de bajo consumo, el dispositivo consume solo 27 μW y tiene un rendimiento de conversión de 1 kSPS, lo que lo hace adecuado para su uso en instrumentación portátil y una variedad de aplicaciones alimentadas por baterías.
Disposición de 1 pin AD7810
La disposición de pin AD7810 se muestra en la Figura 1. Las funciones de cada pin son las siguientes:
1 Pin CONVST: Inicio de conversión señal de entrada.
VIN de 2 pines: entrada no inversora de señal analógica.
VIN- de 3 pines: Entrada de señal analógica invertida.
GND de 4 pines: Puerto de tierra.
VREF de 5 pines: Entrada de tensión de referencia de conversión.
DOUT de 6 pines: Salida de datos serie.
SCLK de 7 pines: entrada de reloj.
VDD de 8 pines: terminal de alimentación.
2 parámetros principales de AD7810
Los parámetros principales de AD7810 son los siguientes:
●Resolución: binario de 10 bits
● Tiempo de conversión: 2μs;
●Error no lineal: ±1LSB;
●Rango de voltaje de la fuente de alimentación: 2,7 ~ 5,5 V
●Consumo de energía de la fuente de alimentación: 17,5 mW en modo de alta velocidad, 5 μW en modo de bajo consumo;
●Rango VEFR de voltaje de referencia: 1,2 V a VDD;
●Rango de entrada de voltaje analógico: 0V a VREF;
●Forma de salida: Salida serial síncrona SPI, compatible con nivel TTL.
3 Modos de funcionamiento del AD7810
3.1 Funcionamiento en modo de alta velocidad
La Figura 2 muestra el diagrama de tiempos cuando el AD7810 funciona en modo de alta velocidad. En este modo, la señal de habilitación CONVST suele ser alta. Una entrada de pulso negativo en CONVST y su flanco descendente iniciarán la conversión. Si se utiliza el reloj interno, el tiempo de conversión es de 2 μs (t1 en la figura). Una vez completada la conversión (punto A en la figura), el AD7810 bloqueará automáticamente el resultado de la conversión en el registro de desplazamiento de salida. A partir de entonces, en el flanco ascendente de cada pulso SCLK, los datos aparecen en DOUT en orden de mayor a menor (DB9 se envía primero, DB0 se envía al final). Si la señal SCLK se envía para iniciar la salida de datos antes de que se complete una conversión, entonces
lo que aparece en DOUT será el resultado de la conversión anterior.
La señal de inicio CONVST debe cambiar a un nivel alto antes de que finalice la conversión, es decir, t3 debe ser menor que t1; de lo contrario, el dispositivo entrará automáticamente en modo de bajo consumo. Además, la frecuencia máxima del reloj serie SCLK no debe exceder los 20 MHz.
3.2 Modo automático de bajo consumo
La Figura 3 muestra el diagrama de tiempos del AD7810 cuando funciona en modo automático de bajo consumo.
En este modo, cuando la señal de habilitación CONVST es baja, el dispositivo está en un estado de suspensión de bajo consumo de energía. Cuando se ingresa un pulso positivo al terminal CONVST, el dispositivo puede despertarse del estado de suspensión en su flanco ascendente, y el proceso de activación demora 1 μs (t2 en la figura). Una vez que el dispositivo se activa, el sistema iniciará automáticamente la conversión, que también tarda 2 μs (t1 en la figura). Al final de la conversión, el AD7810 guarda el resultado de la conversión en el registro de desplazamiento de salida y automáticamente coloca el dispositivo en un estado de bajada baja nuevamente.
El ancho de pulso positivo de la señal de inicio CONVST (t3 en la Figura 2) debe ser inferior a 1 μs; de lo contrario, el dispositivo no iniciará automáticamente la conversión cuando se despierte, sino que pospondrá el inicio de A/ Conversión D a flanco descendente CONVST. El modo automático de bajo consumo es una característica importante del AD7810. Generalmente, cuando la velocidad de rendimiento de datos es inferior a 100 kSPS, el dispositivo debe funcionar en este modo. Con un voltaje de suministro de 5 V, cuando la tasa de rendimiento de datos es de 100 kSPS, el consumo de energía del dispositivo es de 2,7 mW; cuando la tasa de rendimiento de datos es de 10 kSPS, el consumo de energía es de 270 μW; cuando la tasa de rendimiento de datos es de 1 kSPS, el consumo de energía es de solo 27 μW; . La Figura 4 muestra un circuito de aplicación típico con el voltaje de referencia VREF conectado a VDD, la entrada analógica VIN conectada a GND y el voltaje a convertir desde VIN.
El AD7810 puede interactuar con casi cualquier MCU, el MCU en la Figura 4 podría ser un 8051 o un PIC16C6X/7X. Cuando se conecta al microcontrolador de la serie PIC16C6X/7X, SCLK se puede conectar al SCK (RC3) del microcontrolador, DOUT se puede conectar a SDI (RC4) y la señal de inicio CONVST se puede conectar a cualquier puerto de salida del microcontrolador ( como RC0). Dado que el modo SPI del microcontrolador PIC sólo puede recibir 8 bits de datos a la vez, los 10 bits de datos deben leerse en dos pasadas. Cuando el AD7810 interactúa con el 8051, el circuito adopta el modo de puerto serie analógico, conectando SCLK, DOUT y CONVST del AD7810 a P1.0, P1.1 y P1.2 del 8051 respectivamente, siempre que el AD7810. opera estrictamente de acuerdo con los requisitos de tiempo, la interfaz general no habrá problemas. Este enfoque se puede generalizar a casi todos los tipos de MCU. Además, 8051 también puede usar su modo operativo de puerto serie 0 para comunicarse con AD7810 (no se muestra en la figura), pero esto necesita resolver dos problemas: primero, dado que 8051 muestra en el flanco ascendente de TXD, TXD debe conectarse después inversión a SCLK, RXD a DOUT y CONVST a cualquiera de los puertos de salida. En segundo lugar, el puerto serie 8051 recibe datos bajos primero, que es lo opuesto al AD7810, por lo que se debe tener cuidado al programar.
A continuación se presentan dos programas para que PIC16C6X/7X y 8051 se comuniquen con AD7810. El autor solo escribe las partes relacionadas con la conversión A/D (las definiciones de recursos, definiciones de chips, etc. de uso común no se enumeran). Estos dos programas pueden controlar el AD7810 en modo de funcionamiento automático de bajo consumo.
La comunicación entre el programa 8051 y AD7810 es la siguiente:
INICIO: CLR P1.0; inicialización
SETB P1.0
CLR P1.2
p>LOOP: CALL CON0
... ; Programa principal omitido
; datos de bits a R2, los datos altos de 2 bits a R3
CON0: MOV R1, # `10; datos de 10 bits
MOV R2, #0
SETB P1.2; despertar para iniciar AD7810
CLR P1.2
CON1: SETB P1.0; enviar señal SCLK
MOV C, P1.1; leer un bit de datos
CLR P1.0
MOV A, R2 cambio de datos
RLC A
MOV R2, A
MOV A, R3
RLC A
MOV R3, A
DJNZ R1, CON1
RET
El programa de comunicación entre PIC16C6X/7X y AD7810 es el siguiente:
REG1 EQU 0X20; Definición de registro
REG2 EQU 0X21
CLRF PORTC; Inicialización de puerto
ESTADO BSF, RP0
MOVLW 0X30
MOVWF TRISC
ESTADO BCF, PR0
BCF SSPCON, SSPEN
MOVLW 0X00 inicialización SPI
MOVWF SSPCON
BSF SSPCON, SSPEN SPI abierto
LOOP CALL ADCON
...El programa principal se omite
;
; la subrutina de conversión A/D, los datos de 8 bits inferiores devuelven REFG1, el los datos de 2 bits superiores devuelven REG2
ADCON BSF PORTC, 0; despierta e inicia AD7810
BCF PORTC, 0
MOVWF SSPBUF; Datos de 8 bits
BSF STATUS, RP0
CON1 BTFSS SSPSTAT, BF; ¿Has recibido los datos?
GOTO CON1; no recibido
ESTADO BCF, RP0
MOVF SSPBUF, W
MOVWF REG1 8 bits altos enviados a REG1;
MOVWF SSPBUF; comienza a recibir los 2 bits inferiores
BSF STATUS, PR0
CON1 BTFSS SSPSTAT, BF;
GOTO CON1; no recibido
ESTADO BCF, RP0
MOVF SSPBUF,W
ANDLW B11000000 bits válidos reservados
>p>
MOVWF REG2; 2 bits bajos a REG2
ESTADO BCF, C; borrar bits de nivel alto
RLCF REG2, 1; ajuste de datos
RLCF REG1, 1
RLCF REG2, 1
RLCF REG1, 1 bajo 8 bits
RLCF REG2, 1; alto 2 bits
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