串行模数转换器MAX1072／MAX1075的原理及应用
12位串行A_D转换器MAX1247原理与应用
12位串行A ΠD 转换器MAX 1247原理与应用王喜斌1 常淑英2(11华北航天工业学院 电子工程系,河北廊坊065000;21廊坊美联制动装置有限公司,河北廊坊065000)摘 要:M AX 1247是M AXI M 公司推出的4通道12位串行A ΠD 转换器,其内部具有SPI 串行接口,高速、低功耗。
本文详细介绍了M AX 1247的工作原理、工作时序及与单片机系统的接口电路及有关的读写程序。
关键词:单片机;模数转换器;M AX 1247;SPI中图分类号:TP335 文献标识码:A 文章编号:1009-2145(2004)01-0011-04收稿日期:2003-12-09作者简介:王喜斌(1968-),男,黑龙江华川人,工程师,长期从事计算机应用及自动控制方面的研究工作。
0 概 述MAX1247是美国MAXI M 公司推出的一种低功耗、4通道、12位串行模数转换芯片。
该芯片是一种逐次逼近式模数转换芯片,其内部自带与微处理器的串行接口SPI 。
同时,它还可以在连续转换模式下对外部4通道模拟输入信号进行顺序转换,且单一电源供电(217V ～5125V )。
与其他A ΠD 转换器相比,MAX1247具有较低的功耗和丰富的片上资源,且内部结构紧凑,集成度高,工作性能好,非常适用于便携式仪器仪表开发。
1 引脚说明图1所示为MAX1247的引脚图。
MAX1247具有16个引脚,各引脚定义如下:图1 MAX1247的引脚图● VDD(1):电源端;● CH0～CH3(2,3,4,5):模拟信号输入通道0～3;● C OM (6):模拟输入的参考地;● SH DN (7):关闭输入控制端,为低时,将使器件掉电;为高时,使参考缓冲区放大器处于内部补偿模式;将其浮动,则使参考缓冲区放大器处于外部补偿模式;● VREF (8):参考电压输入端;● REFAD J (9):参考缓冲放大器的输入端;● AG ND (10):模拟地;● DG ND (11):数字地;● DOUT (12):串行数据输出端;● SSTRB (13):转换结束;● DI N (14):数据输入端;● CS(15):片选端;● SC LK(16):时钟输入端;2 工作模式及工作时序211 工作模式MAX1247有以下4种工作模式:(1)UNI ΠBI (单极性转换Π双极性转换):在UNl模式下,输入的模拟量可在0V ～VREF 之间;在BI 模式下,输入的模拟量在2VREF/2～VREF/2之间;(2)FU LL POWER :掉电模式;(3)I NTERNA L C LOCK /EXTERNA L C LOCK (内时钟模式/外时钟模式):在外部时钟模式下,通过外部时钟控制数据的移入和移出,同时控制模数转换,因此要求模数转换必须在一定的时间内结束,否则转换结果将会降低,如果外部时钟的频率低于100kH z ,最好用内部时钟模式;在内部时钟模式下,MAX1247自动生成转换用时钟,无须单片机生成转换时钟,就可以读入A ΠD 转换的结果; (4)S NG LE/DIFFERE NTI A L (单极性输入模式Π双极性输入模式):在S NG LE 模式,由CH0、CH1、 第14卷第1期2004年3月 华北航天工业学院学报Journal of N orth China Institute of Astronautic Engineering V ol 114N o 11 Mar 12004CH 、CH3输入端信号分别和C OM 端口构成4路输入信号;在DIFFERE NTI A L 模式,CH0/CH1两输入端间将构成差动输入,CH2/CH3两输入端间将构成差分输入。
Σ-Δ模数转换器基本原理及应用
Σ-Δ模数转换器基本原理及应用一、Σ-Δ ADC基本原理Σ-Δ ADC以很低的采样分辨率(1位)和很高的采样速率将模拟信号数字化, 通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率, 然后对ADC输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。
Σ-ΔADC 的电路结构是由非常简单的模拟电路(一个比较器、一个开关、一个或几个积分器及模拟求和电路)和十分复杂的数字信号处理电路构成。
要了解Σ-ΔADC的工作原理, 必须熟悉过采样、噪声整形、数字滤波和采样抽取等基本概念1.过采样ADC是一种数字输出与模拟输入成正比的电路, 图1给出了理想3位单极性ADC的转换特性, 横坐标是输入电压U IN 的相对值, 纵坐标是经过采样量化的数字输出量, 以二进制000～111表示。
理想ADC 第一位的变迁发生在相当于1/2LSB的模拟电压值上, 以后每隔1LSB都发生一次变迁, 直至距离满度的1 1/2 LSB。
因为ADC的模拟量输入可以是任何值, 但数字输出是量化的, 所以实际的模拟输入与数字输出之间存在±1/2LSB的量化误差。
在交流采样应用中, 这种量化误差会产生量化噪声。
图1 理想3位ADC转换特性如果对理想ADC加一恒定直流输入电压, 那么多次采样得到的数字输出值总是相同的, 而且分辨率受量化误差的限制。
如果在这个直流输入信号上叠加一个交流信号, 并用比这交流信号频率高得多的采样频率进行采样, 此时得到的数字输出值将是变化的, 用这些采样结果的平均值表示ADC的转换结果便能得到比用同样ADC高得多的采样分辨率, 这种方法称作过采样(oversampling)。
如果模拟输入电压本身就是交流信号, 则不必另叠加一个交流信号。
采用过采样方法(采样频率远高于输入信号频率)也同样可提高ADC 的分辨率。
由于过采样的采样速率高于输入信号最高频率的许多倍, 这有利于简化抗混叠滤波器的设计, 提高信噪比并改善动态范围。
数模转换器的原理及应用
数模转换器的原理及应用数模转换器（Digital-to-Analog Converter，简称DAC）是一种电子器件，用于将数字信号转换为模拟信号。
在数字电子系统中，由于信息的数字化处理，需要将数字信号转换为模拟信号才能实现与外部环境的交互。
本文将从数模转换器的工作原理和应用两个方面进行阐述。
一、数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理基于二进制数的电位权重加权。
简单来说，它将二进制数字输入转换为相应的电压输出。
市场上常见的数模转换器主要有两种类型：并行式和串行式。
1. 并行式数模转换器并行式数模转换器的工作原理是将各个二进制位的电平转换为相应的电压输出。
例如，一个8位的并行式数模转换器能够将8个二进制位的输入转换为对应的8个电压输出。
每一位的输入可以是0V（低电平）或5V（高电平），对应的输出电压也相应变化。
通过控制输入的二进制码，可以实现从0到255之间的电压输出。
并行式数模转换器的转换速度较快，适用于对速度要求较高的应用。
2. 串行式数模转换器串行式数模转换器的工作原理是将二进制位逐位地进行转换。
从高位开始，每个二进制位经过一定的时间间隔逐步进行转换，最终输出模拟信号。
与并行式数模转换器相比，串行式数模转换器的转换速度较慢，但由于只需要一个数据线来传输数据，所需引脚数量较少，适用于资源受限的系统设计。
二、数模转换器的应用数模转换器广泛应用于各种领域，包括通信、音频、视频、测量仪器等。
以下是一些常见的应用示例：1. 通信领域在通信领域，数模转换器用于将数字信号转换为相应的模拟信号进行传输。
例如，在数字手机中，声音信号首先被转换为数字信号，并通过数模转换器转换为模拟信号输出到扬声器，实现声音的播放。
2. 音频应用数模转换器在音频领域中扮演着重要的角色。
例如，在CD播放器中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，使其能够通过耳机或音箱播放出来。
同时，在音频编辑和处理中，数模转换器也可以将数字音频信号转换为模拟信号，以便进行混音、均衡等操作。
12位真差分串行模数转换器MAX1274／MAX1275在温度测量系统中的应用
口 ， 仅 需 要 三 根 数 字 连 接 线 （Ｃ Ｋ、 ＳＬ
图１ ＭＡ ２ ４ ＭＡ ２ ５ Ｘ１ ７ ／ Ｘ１ ７ 引脚 图
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速度 、低 功率损 耗 、交 流性 能 好 以及 器连 接 。ＭＡ ２ ４ＭＡ ２ ５ 内部 结 样／ 持 器 就 立 即 进 人 采 样 模 式 。 而 Ｘ１７ ／ Ｘ１７ 的 保
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逻 辑 正 电 源 电 压
得 很 高 。因 此 ，串 行Ａ Ｃ的应 用 越来 Ｄ
越 广泛 。
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◆ 内置 真 差 分 采样 ／ 持 （／ ） 保 ＴＨ
过 程控 制 、数 据 采集 、便 携 式仪 表 等 ＭＡ ２ ５ Ｘ１７ 需要 一 个完 整 的转 换 周期 来 钟 ， 以启 动 内 部 的逐 次 逼 近 转 换 过
１ ４ 电 子元 器 件 主 硐 ２０ ． ３ ０６ ５
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宽 的 动 态 范 围 。 ＭＡ ２ ４ＭＡ ２ ５ Ｘ１７ ／ Ｘ１７ 可
引礴 说 明
ＭＡ ２ ４ＭＡ ２ ５的 引 脚 图 如 Ｘ１ ７ ／ Ｘ１７
模拟数字转换器的基本原理
模拟数字转换器的基本原理我们处在一个数字时代,而我们的视觉、听觉、感觉、嗅觉等所感知的却是一个模拟世界。
如何将数字世界与模拟世界联系在一起,正是模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC)大显身手之处。
任何一个信号链系统,都需要传感器来探测来自模拟世界的电压、电流、温度、压力等信号。
这些传感器探测到的信号量被送到放大器中进行放大,然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号,经过处理器、DSP或FPGA信号处理后,再经由DAC还原为模拟信号。
所以ADC和DAC在信号链的框架中起着桥梁的作用,即模拟世界与数字世界的一个接口。
信号链系统概要一个信号链系统主要由模数转换器ADC、采样与保持电路和数模转换器DAC组成,见图1。
DAC,简单来讲就是数字信号输入,模拟信号输出,即它是一种把数字信号转变为模拟信号的器件。
以理想的4 bit DAC为例,其输入有bit0 到bit3,其组合方式有16种。
使用R-2R梯形电阻的4bit DAC在假定Vbit0到Vbit3都等于1V时,R-2R间的四个抽头电压有四种,分别为V1到V4。
采样保持电路也叫取样保持电路,它的定义是指将一个电压信号从模拟转换成数字信号时需要保持稳定性直到完成转换工作。
它有两个阶段,一个是zero phase,一个是compare phase。
采样保持电路的比较器通常要求其offset比较小,这样才能使ADC的精度更好。
通常在比较器的后面需要放置一个锁存器,其目的是为了保持稳定性。
在采样电压快速变化时,需要用到具有FET开关的采样与保持电路。
当FET开关导通时,输入电压保存在某个位置如C1中,当开关关断时,电压仍保持在该位置中进行锁存,直到下一个采样脉冲的到来。
ADC与DAC在功用上正好相反,它是模拟信号输入,数字信号输出,是一个混合信号器件。
模数转换器ADCADC按结构分有很多种,按其采样速度和精度可分为：多比较器快速（Flash）ADC;数字跃升式（Digital Ramp）ADC;逐次逼近ADC;管道ADC;Sigma-Delta ADC。
双通道12位串行A-D转换器MAX144及其应用
双通道12位串行A/D转换器MAX144及其应用双通道12位串行A/D转换器MAX144及其应用双通道12位串行A/D转换器MAX144及其应用2007-01-20电子通信论文双通道12位串行A/D转换器MAX144及其应用１主要特点ＭＡＸ１４４是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的新型双通道１２位串行模数转换器，它具有自动关断和快速唤醒功能，且内部集成有时钟电路，采样／保持电路；同时具有转换速率高、功耗低等优点，特别适合于由电池供电且对体积和精度有较高要求的智能仪器仪表产品。
ＭＡＸ１４４的主要特点如下：●单电源供电?电压范围为＋２．７～＋５．２５Ｖ；●带有两路模拟信号输入通道ＣＨ０和ＣＨ１?其模拟信号电压范围为０～ＶＲＥＦ；●采样频率最高可达１０８ｋｓｐｓ；●功耗低，当ＶＤＤ为３．６Ｖ，且在采样频率达到最大值１０８ｋｓｐｓ时，功耗仅３．２ｍＷ；●具有与ＳＰＩ／ＱＳＰＩ／ＭＩＣＲＯＷＩＲＥ兼容的串行接口。
２引脚功能ＭＡＸ１４４采用ＤＩＰ８封装形式，其引脚功能如下：ＶＤＤ：正电源端，＋２．７～＋５．２５Ｖ；ＣＨ０／ＣＨ１：模拟信号输入通道；ＧＮＤ：模拟地／数字地；ＲＥＦ：外部参考电压输入，用作模数转换基准电压；ＣＳ／ＳＨＤＮ：该脚为低电平时，为片选输入；为高电平时，为掉电模式输入；ＤＯＵＴ：串行数据输出端；ＳＣＬＫ：串行时钟输入端。
３使用说明３．１模拟信号输入ＭＡＸ１４４的两个模拟输入通道ＣＨ０与ＣＨ１可连接到两个不同的信号源上。
上电复位后，ＭＡＸ１４４将自动对ＣＨ０通道的模拟信号进行Ａ／Ｄ转换，转换完毕又自动切换到ＣＨ１通道，并对ＣＨ１通道模拟信号进行Ａ／Ｄ转换，之后交替地在ＣＨ０和ＣＨ１通道间进行切换和转换。
输出数据中包含的一个通道标志位ＣＨＩＤ?用以确定该数据为哪一通道转换得到。
如果只有一路模拟信号，可以将ＣＨ０与ＣＨ１连接在一起作为一个输入通道，但输出的数据中仍包含有通道标志位ＣＨＩＤ。
图2 ＭＡＸ１４４内部有模拟输入保护电路，因而容许输入信号在ＧＮＤ－３００ｍＶ到ＶＤＤ＋３００ｍＶ范围内变化，如果要求的转换精度较高，则输入信号不得大于ＶＤＤ＋５０ｍＶ?且不能小于ＧＮＤ－５０ｍＶ。
模数转换器的原理及应用
模数转换器的原理及应用模数转换器，即数模转换器和模数转换器，是一种电子器件或电路，用于将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号。
该器件在许多领域都有广泛的应用，包括通信、音频处理、图像处理等。
一、数模转换器的原理数模转换器的原理基于采样和量化的过程。
采样是指在一段时间间隔内对连续的模拟信号进行测量，将其离散化，得到一系列的样本。
量化是指将采样得到的模拟信号样本转换为对应的数字量。
1. 采样过程：通过采样器对连续的模拟信号进行采样，即在一段时间间隔内选取一系列点，记录其幅值。
采样频率越高，采样得到的样本越多，对原始信号的还原度越高。
2. 量化过程：将采样得到的模拟信号样本转换为数字量。
量化的目的是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，通常使用二进制表示。
量化过程中，将采样得到的模拟信号样本确定为离散的幅值值，并用数字表示。
二、模数转换器的原理模数转换器将数字信号转换为模拟信号，其原理与数模转换器相反。
它将数字信号的离散样本重新合成为连续的模拟信号，恢复出原始的模拟信号。
1. 数字信号输入：模数转换器接收来自数字信号源的离散数字信号样本。
2. 重构模拟信号：根据输入的数字信号样本，模数转换器重构出原始的模拟信号。
这需要根据离散样本的幅值重新合成出连续变化的模拟信号。
三、模数转换器的应用模数转换器在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域：1. 通信系统：在通信系统中，模数转换器用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。
它将数字信号编码为模拟信号，便于在传输过程中传递。
2. 音频处理：在音频处理系统中，模数转换器用于将数字音频信号转换为模拟音频信号，以便于放音或其他音频处理操作。
3. 图像处理：在数字图像处理领域，模数转换器用于将数字图像信号转换为模拟图像信号，以便于显示或其他图像处理操作。
4. 控制系统：模数转换器在控制系统中用于将数字控制信号转换为模拟控制信号，以便于控制各种设备或系统的运行。
12位串行ad转换器的原理及应用开发
12位串行A/D转换器的原理及应用开发来源：国外电子元器件-- 设计创新2007-01-04 点击:1491 引言MAXl224/MAXl225系列12位模/数转换器(ADC)具有低功耗、高速、串行输出等特点，其采样速率最高可达1．5Ms/s，在+2．7V至+3．6V的单电源下工作，需要1个外部基准源；可进行真差分输入，较单端输入可提供更好的噪声抑制、失真改善及更宽的动态范围；同时，具有标准SPITM/QSPITM/MI-CROWWIRETM接口提供转换所需的时钟信号，可以方便地与标准数字信号处理器(DSP)的同步串行接口连接。
MAX1224允许单极性模拟输入，MAX1225允许双极性模拟输入。
该系列转换器可运行于局部关断模式和完全关断模式，能够将2次转换之间的电源电流分别降低至1mA(典型值)和1μA(最大值)；具有1个独立的电源输入，可直接与+1．8V到VDD的数字逻辑接口。
此外，该系列还具有转换速度高、交流性能好和直流准确度高等特性。
MAX1224/MAX1225的主要特点如下：●1．5Ms/s采样速率；●功耗仅18mW(典型值)；●关断电流仅1μA(最大值)；●高速、SPI兼容、3线串行接口；●525kHz输入频率下69dB的S/(N+D)；●内部真差分采样，保持(T/H)；●外部基准源；●无流水线延迟。
2 封装及引脚功能MAXl224/MAXl225采用小巧的12引脚TQFN封装，其引脚排列如表1所示。
各个引脚的功能如表l所示。
3 内部结构及工作原理MAX1224/MAX1225采用输入采样，保持和逐次逼近寄存器(SAR)电路，将模拟输入信号转换为12位数字输出信号。
串行接口仅需要3条连接线(SCLK、CNVST和DOUT)，提供了与微处理器(μP)和DSP 的便利连接。
图2给出简化的MAX1224/MAX1225内部结构。
3．1真差分模拟输入采样/保持器MAXl224/MAXl225的输入结构由采样/保持器、比较器及开关型数，模转换器(DAC)构成。
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摘 要 ： Ｘ ０ ２ＭＡ ０ ５是 Ｍａ ｉ 公 司推 出的 １ 串行 输 出模 数转 换 器 ， ＭＡ １ ７ ／ Ｘ１７ ｘ ｍ ０位 具有 真差分 输入 、 高转 换 速度 、 功 率损耗 等特 点 ， 泛应 用 于各种传 感 器测量 电路 。给 出了 ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５的 内部 低 广 Ｘ１ ７ ／ Ｘ１７
结构 、 功能特 点和 工作原 理 ， 并详细描 述 了在 温度 测量 系统 中的典 型应 用和使 用注 意事项 。
关 键 词 ： Ｘ１７ ／ Ｘ１７ ；模数 转换 器； 温度 测 量 ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５
中 图分 类号 ： Ｎ ９２ Ｔ ７ ＋
文献标识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：０ ６ ６ ７ （０ ７０ — ０ ２ ０ １０ — ９ ７２ ０ ）５ ０ ５ — ３
Ｋｅ ｒ ｓ ＭＡＸ１ ７ ／ ｙ ｗｏ ｄ ： ０ ２ ＭＡＸ１ ７ ； ＡＤＣ； ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ０ ５ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ
１ 概 述
模 数转换 器 （ Ｃ 是计 算机控 制 系统 中的重要 ＡＤ ）
ＭＡ １７／ Ｘ１７ Ｘ ０２ＭＡ ０５具有 高转 换 速度 、低 功率 损耗 、 流性 能好 以及 直流 精 度高（０５Ｌ ＢＩ Ｌ等 交 ± ． Ｓ Ｎ ） 优点 ， 常适 合 工业 过程 控制 、 非 数据 采集 、 便携 式仪
关 断 电流仅 １ Ａ（ 大值） 最 ； 高速 、Ｐ 兼容 的 ３线 串行接 口 ； ＳＩ
５ ５ｋ ｚ 入频率 下 Ｓ（ ２ Ｈ 输 ／ Ｎ＋Ｄ 为 ６ Ｂ； ） １ｄ
内置真差分采样／ ｆ ｎ 保持ｉ ３； ／
外部 基准 ： 无 流水 线延 时 ：
功耗 、 高速 、 串行 输 出 １ ０位模 数转换 器 ［。 器件 的 ”该 最 高采样 速率 为 １ ／． ． ＭＳｓ具有 真差 分输 入 ， ８ 与单 端
输 入 相 比可提 供 更 好 的 噪声 抑 制 以及 宽泛 的 动态 范 围 。ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５工作 在＋ ．５Ｖ一 ５２ Ｘ１７ ／ Ｘ１ ７ ４ ＋ ．５Ｖ ７ 单 电 源 电 压 ，需 要 一 个 外 部 基 准 。 Ｍ Ｘ１ ７ Ａ ０ ２与
小尺 寸 １ ２引脚 Ｔ Ｆ Ｑ Ｎ封装 。
２ 引 脚 说 明
ＭＡ １ ７ ／ Ｘ１７ Ｘ ０ ２ＭＡ ０ ５的 引脚 排 列 如 图 １所 示 ， 其 引脚 功能说 明见 表 １ 。
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一
５－ ２
《 国外电子元器＃）０ ７ ２０ 年第 ５ 期 ２０ ０７年 ５月
●新 特 器 件 应 用
串行模 数转换 器 ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５ Ｘ１７ ／ Ｘ１７ 的原理 及应 用
邢 丽娟 ． 杨 世 忠
（ 岛理 工 大 学 自动化 工 程 学 院 ， 东 青 岛 ２６ ２ ） 青 山 ６ ５ ０
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表等应 用 。ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５的主要 特点如 下 ： Ｘ１ ７ ／ Ｘ１７ 功 耗仅 ４ Ｗ ５ｍ ｆ 值） 典型 ；
部分 。根 据数 字信号 的输 出方式 可分为 并行 和串行 两大类 。 行 Ａ Ｃ虽 然数据传 输速 度快 ， 并 Ｄ 但引脚 多 、
体积大、 占用 微 处理 器接 口多 ： 串行 ＡＤ Ｃ具有 体 积 小 、 耗低 、 功 占用微 处 理器 接 口少 的优 点 ， 而且 传 输 速 率较 高 ． 因此 应用 日渐广 泛 。 ＭＡ ０ ２ＭＡ ０ ５是 Ｍａｉ Ｘ１ ７ ／ Ｘ１７ ｘ ｍ公 司新推 出 的低
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