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AD7714在壓力測(cè)量中的應(yīng)用
2014-12-23
一、引 言
壓力傳感器輸出一般是毫伏級(jí)的微弱信號(hào)傳統(tǒng)的測(cè)量方法是在A/D轉(zhuǎn)換之前增加一級(jí)高精度的測(cè)量放大器因而系統(tǒng)較為復(fù)雜。AD7714是美國(guó)Analog Devices公司（AD）推出的24-Bit (-( ADC家族AD771X系列中的新品適用于低頻、高精度工業(yè)級(jí)轉(zhuǎn)換。該器件具有完整的模擬前端可以直接測(cè)量傳感器輸出的直流微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換精度達(dá)到24位無(wú)誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接通過(guò)軟件編程可以對(duì)增益、信號(hào)極性、輸入通道作出設(shè)置。該芯片具有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和背景校準(zhǔn)功能可以消除零點(diǎn)誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響。該器件適用于便攜式工業(yè)儀表便攜式重量計(jì)循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。
二、主要特性
*24位無(wú)誤碼 0.0015%非線性度
*3個(gè)完全差分輸入或5個(gè)準(zhǔn)差分輸入端口 增益1~128
*3V或5V工作電壓
*低噪聲（<150nVrms）
*低電流（350μA）待機(jī)（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能
*具有讀寫校準(zhǔn)系數(shù)能力
AD7714的功能框圖如圖1所示。
DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個(gè)引腳分述如下：（1）SCLK外部串行時(shí)鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時(shí)鐘信號(hào)端；（4）POL時(shí)鐘極性控制端；（5）
同步控制端；（6）RESET復(fù)位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號(hào)輸入端；（11）
待機(jī)控制端；（12）A
；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）
端；（20）
端；（21）DOUT數(shù)據(jù)輸出端；（22）DIN數(shù)據(jù)輸入端；（23）D
；（24）DGND。
三、壓力測(cè)量的典型應(yīng)用
AD7714只需要極少的外部元件便可以構(gòu)成一個(gè)高精度的測(cè)量?jī)x表利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據(jù)筆者的實(shí)際應(yīng)用介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接組成一個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)。具體電路見(jiàn)圖2。
圖中可以看出AD7714除了晶振和微調(diào)電容以外，幾乎無(wú)需其他元件。參考電壓由電橋激勵(lì)電源通過(guò)分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵(lì)電壓變化引起的測(cè)量誤差。
AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數(shù)字電源(DVDD)之分，粗糙度儀維修不需要特定的加電順序可以先加AVDD或DVDD電源。需要注意在REFIN、AIN和其他邏輯輸入引腳加入信號(hào)之前、應(yīng)給AD7714電源接通，以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。
安裝AD7714的印刷線路板應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分隔開(kāi)限制在特定的區(qū)域內(nèi)。AGND和DGND應(yīng)當(dāng)一點(diǎn)連接為星形接地點(diǎn)盡量靠近AD7714的位置。另外應(yīng)將模擬地布置在器件的下面而不要將數(shù)字地布置在下面地線和電源線盡可能粗些。
四、編程要點(diǎn)
AD7714具有八個(gè)片內(nèi)寄存器通過(guò)對(duì)片內(nèi)寄存器的編程可以實(shí)現(xiàn)通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉(zhuǎn)換周期選擇、自動(dòng)校準(zhǔn)和AD轉(zhuǎn)換等功能。對(duì)AD7714的任何一種操作必須首先對(duì)通信寄存器寫入相應(yīng)代碼然后才能對(duì)其他寄存器讀寫。
AD7714的大多數(shù)寄存器是8位寄存器只有數(shù)據(jù)寄存器、零點(diǎn)校準(zhǔn)寄存器和滿量程校準(zhǔn)寄存器是16位或24位寄存器。對(duì)于8xC51或68HC11等8位微處理器來(lái)說(shuō)16位或24位寄存器數(shù)據(jù)需要分2個(gè)字節(jié)或3個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀寫操作。
圖3示出一個(gè)AD7714自校準(zhǔn)操作的程序流程圖。
因篇幅有限有關(guān)AD7714的各種工作模式、校準(zhǔn)操作等未能詳細(xì)介紹請(qǐng)參閱Analog Devices 公司的AD7714數(shù)據(jù)手冊(cè)。
壓力傳感器輸出一般是毫伏級(jí)的微弱信號(hào)傳統(tǒng)的測(cè)量方法是在A/D轉(zhuǎn)換之前增加一級(jí)高精度的測(cè)量放大器因而系統(tǒng)較為復(fù)雜。AD7714是美國(guó)Analog Devices公司（AD）推出的24-Bit (-( ADC家族AD771X系列中的新品適用于低頻、高精度工業(yè)級(jí)轉(zhuǎn)換。該器件具有完整的模擬前端可以直接測(cè)量傳感器輸出的直流微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換精度達(dá)到24位無(wú)誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接通過(guò)軟件編程可以對(duì)增益、信號(hào)極性、輸入通道作出設(shè)置。該芯片具有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和背景校準(zhǔn)功能可以消除零點(diǎn)誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響。該器件適用于便攜式工業(yè)儀表便攜式重量計(jì)循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。
二、主要特性
*24位無(wú)誤碼 0.0015%非線性度
*3個(gè)完全差分輸入或5個(gè)準(zhǔn)差分輸入端口 增益1~128
*3V或5V工作電壓
*低噪聲（<150nVrms）
*低電流（350μA）待機(jī)（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能
*具有讀寫校準(zhǔn)系數(shù)能力
AD7714的功能框圖如圖1所示。
DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個(gè)引腳分述如下：（1）SCLK外部串行時(shí)鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時(shí)鐘信號(hào)端；（4）POL時(shí)鐘極性控制端；（5）同步控制端；（6）RESET復(fù)位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號(hào)輸入端；（11）待機(jī)控制端；（12）A；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）端；（20）端；（21）DOUT數(shù)據(jù)輸出端；（22）DIN數(shù)據(jù)輸入端；（23）D；（24）DGND。三、壓力測(cè)量的典型應(yīng)用
AD7714只需要極少的外部元件便可以構(gòu)成一個(gè)高精度的測(cè)量?jī)x表利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據(jù)筆者的實(shí)際應(yīng)用介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接組成一個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)。具體電路見(jiàn)圖2。
圖中可以看出AD7714除了晶振和微調(diào)電容以外，幾乎無(wú)需其他元件。參考電壓由電橋激勵(lì)電源通過(guò)分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵(lì)電壓變化引起的測(cè)量誤差。
AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數(shù)字電源(DVDD)之分，粗糙度儀維修不需要特定的加電順序可以先加AVDD或DVDD電源。需要注意在REFIN、AIN和其他邏輯輸入引腳加入信號(hào)之前、應(yīng)給AD7714電源接通，以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。
安裝AD7714的印刷線路板應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分隔開(kāi)限制在特定的區(qū)域內(nèi)。AGND和DGND應(yīng)當(dāng)一點(diǎn)連接為星形接地點(diǎn)盡量靠近AD7714的位置。另外應(yīng)將模擬地布置在器件的下面而不要將數(shù)字地布置在下面地線和電源線盡可能粗些。
四、編程要點(diǎn)
AD7714具有八個(gè)片內(nèi)寄存器通過(guò)對(duì)片內(nèi)寄存器的編程可以實(shí)現(xiàn)通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉(zhuǎn)換周期選擇、自動(dòng)校準(zhǔn)和AD轉(zhuǎn)換等功能。對(duì)AD7714的任何一種操作必須首先對(duì)通信寄存器寫入相應(yīng)代碼然后才能對(duì)其他寄存器讀寫。
AD7714的大多數(shù)寄存器是8位寄存器只有數(shù)據(jù)寄存器、零點(diǎn)校準(zhǔn)寄存器和滿量程校準(zhǔn)寄存器是16位或24位寄存器。對(duì)于8xC51或68HC11等8位微處理器來(lái)說(shuō)16位或24位寄存器數(shù)據(jù)需要分2個(gè)字節(jié)或3個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀寫操作。
圖3示出一個(gè)AD7714自校準(zhǔn)操作的程序流程圖。
因篇幅有限有關(guān)AD7714的各種工作模式、校準(zhǔn)操作等未能詳細(xì)介紹請(qǐng)參閱Analog Devices 公司的AD7714數(shù)據(jù)手冊(cè)。