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AD7714在壓力測量中的應用
2014-12-23
一、引 言
壓力傳感器輸出一般是毫伏級的微弱信號傳統(tǒng)的測量方法是在A/D轉換之前增加一級高精度的測量放大器因而系統(tǒng)較為復雜。AD7714是美國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)級轉換。該器件具有完整的模擬前端可以直接測量傳感器輸出的直流微弱信號轉換精度達到24位無誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接通過軟件編程可以對增益、信號極性、輸入通道作出設置。該芯片具有自校準、系統(tǒng)校準和背景校準功能可以消除零點誤差、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)儀表便攜式重量計循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。
二、主要特性
*24位無誤碼 0.0015%非線性度
*3個完全差分輸入或5個準差分輸入端口 增益1~128
*3V或5V工作電壓
*低噪聲（<150nVrms）
*低電流（350μA）待機（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能
*具有讀寫校準系數能力
AD7714的功能框圖如圖1所示。
DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個引腳分述如下：（1）SCLK外部串行時鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時鐘信號端；（4）POL時鐘極性控制端；（5）
同步控制端；（6）RESET復位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號輸入端；（11）
待機控制端；（12）A
；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）
端；（20）
端；（21）DOUT數據輸出端；（22）DIN數據輸入端；（23）D
；（24）DGND。
三、壓力測量的典型應用
AD7714只需要極少的外部元件便可以構成一個高精度的測量儀表利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據筆者的實際應用介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接組成一個壓力測量系統(tǒng)。具體電路見圖2。
圖中可以看出AD7714除了晶振和微調電容以外，幾乎無需其他元件。參考電壓由電橋激勵電源通過分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵電壓變化引起的測量誤差。
AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數字電源(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之前、應給AD7714電源接通，以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。
安裝AD7714的印刷線路板應將模擬和數字部分分隔開限制在特定的區(qū)域內。AGND和DGND應當一點連接為星形接地點盡量靠近AD7714的位置。另外應將模擬地布置在器件的下面而不要將數字地布置在下面地線和電源線盡可能粗些。
四、編程要點
AD7714具有八個片內寄存器通過對片內寄存器的編程可以實現通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉換周期選擇、自動校準和AD轉換等功能。對AD7714的任何一種操作必須首先對通信寄存器寫入相應代碼然后才能對其他寄存器讀寫。
AD7714的大多數寄存器是8位寄存器只有數據寄存器、零點校準寄存器和滿量程校準寄存器是16位或24位寄存器。對于8xC51或68HC11等8位微處理器來說16位或24位寄存器數據需要分2個字節(jié)或3個字節(jié)進行讀寫操作。
圖3示出一個AD7714自校準操作的程序流程圖。
因篇幅有限有關AD7714的各種工作模式、校準操作等未能詳細介紹請參閱Analog Devices 公司的AD7714數據手冊。
壓力傳感器輸出一般是毫伏級的微弱信號傳統(tǒng)的測量方法是在A/D轉換之前增加一級高精度的測量放大器因而系統(tǒng)較為復雜。AD7714是美國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)級轉換。該器件具有完整的模擬前端可以直接測量傳感器輸出的直流微弱信號轉換精度達到24位無誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接通過軟件編程可以對增益、信號極性、輸入通道作出設置。該芯片具有自校準、系統(tǒng)校準和背景校準功能可以消除零點誤差、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)儀表便攜式重量計循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。
二、主要特性
*24位無誤碼 0.0015%非線性度
*3個完全差分輸入或5個準差分輸入端口 增益1~128
*3V或5V工作電壓
*低噪聲（<150nVrms）
*低電流（350μA）待機（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能
*具有讀寫校準系數能力
AD7714的功能框圖如圖1所示。
DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個引腳分述如下：（1）SCLK外部串行時鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時鐘信號端；（4）POL時鐘極性控制端；（5）同步控制端；（6）RESET復位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號輸入端；（11）待機控制端；（12）A；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）端；（20）端；（21）DOUT數據輸出端；（22）DIN數據輸入端；（23）D；（24）DGND。三、壓力測量的典型應用
AD7714只需要極少的外部元件便可以構成一個高精度的測量儀表利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據筆者的實際應用介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接組成一個壓力測量系統(tǒng)。具體電路見圖2。
圖中可以看出AD7714除了晶振和微調電容以外，幾乎無需其他元件。參考電壓由電橋激勵電源通過分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵電壓變化引起的測量誤差。
AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數字電源(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之前、應給AD7714電源接通，以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。
安裝AD7714的印刷線路板應將模擬和數字部分分隔開限制在特定的區(qū)域內。AGND和DGND應當一點連接為星形接地點盡量靠近AD7714的位置。另外應將模擬地布置在器件的下面而不要將數字地布置在下面地線和電源線盡可能粗些。
四、編程要點
AD7714具有八個片內寄存器通過對片內寄存器的編程可以實現通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉換周期選擇、自動校準和AD轉換等功能。對AD7714的任何一種操作必須首先對通信寄存器寫入相應代碼然后才能對其他寄存器讀寫。
AD7714的大多數寄存器是8位寄存器只有數據寄存器、零點校準寄存器和滿量程校準寄存器是16位或24位寄存器。對于8xC51或68HC11等8位微處理器來說16位或24位寄存器數據需要分2個字節(jié)或3個字節(jié)進行讀寫操作。
圖3示出一個AD7714自校準操作的程序流程圖。
因篇幅有限有關AD7714的各種工作模式、校準操作等未能詳細介紹請參閱Analog Devices 公司的AD7714數據手冊。
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