|
Дмитрий Садченков
Новая продукция фирмы Analog Devices
Продукция фирмы Analog Devices пользуется стабильным спросом среди разработчиков и производителей электронной продукции различного назначения в нашей стране. Недавно фирма представила новые типы микросхем, о которых и пойдет речь в данной статье.
Аналого-цифровые преобразователи
AD7725
Микросхема AD7725 представляет собой 16-битный сигма-дельта преобразователь со встроенной схемой формирования цепей обработки сигнала, программируемой пользователем. В числе параметров, которые могут быть определены (запрограммированы) пользователем:
частота среза ФНЧ;
частота среза ФВЧ;
частота режекции;
полоса пропускания.
Кроме того, программируются такие параметры, как децимация (прореживание), интерполяция и скорость оцифровки (преобразования). Данные могут быть записаны в ПЗУ АЦП или внешнюю микросхему EEPROM через последовательный или параллельный интерфейс. Частота синхронизации составляет 19,2 МГц, величина опорного напряжения – 2,5 В, диапазон входных напряжений — от 0 до 4 В или ±2 В. Аналоговая и цифровая части микросхемы питаются от источника постоянного тока напряжением +5 В ±5 %.
AD7725 обеспечивает 16-битное преобразование при ширине полосы пропускания по входу 460 кГц и частоте оцифровки до 1,2 МГц. Частота дискретизации входного сигнала определяется частотой кварцевого генератора или частотой внешнего источника сигнала синхронизации. Выходной сигнал снимается через последовательный или параллельный интерфейс. Микросхема АЦП включает цифровой сигнальный процессор (ЦСП) — Pulse DSP, разработанный фирмой Systolix. Характеристики выходного сигнала могут быть запрограммированы через параллельный интерфейс ЦСП, через последовательный интерфейс, или их значения могут быть установленны по умолчанию в соответствии с программой внутреннего ПЗУ или внешней EEPROM. Постпроцессор представляет собой полностью программируемое ядро, которое обеспечивает обработку до 130 млн. операций в секунду. Для программирования ЦСП пользователь должен создать файл конфигурации, включающий программируемые данные определенных функций. Создание такого файла обеспечивает компилятор производства Analog Devices. Компилятор для АЦП AD7725 в качестве исходных данных использует коэффициент фильтрации и автоматически генерирует данные, необходимые для программирования устройства. На рис. 1 приведена структурная схема АЦП.
Рис.1 Структурная схема АЦП
Как было сказано выше, АЦП AD7725 использует технологию сигма-дельта преобразования аналогового сигнала в соответствующее цифровое слово. Непосредственно такое преобразование происходит в модуляторе при частоте синхронизации входного сигнала fCLKIN. При дискретизации с повышенной частотой шумы квантования распределяются в полосе от 0 до fCLKIN/2 (рис. 2, а). Для ослабления шумов помех применяют модулятор высшего порядка, который преобразует спектр шумов так, что максимальная их энергия сосредоточивается вне так называемого «диапазона интереса» — band of interest (рис. 2, б). Цифровой фильтр, стоящий после преобразователя спектра шумов, их подавляет (рис. 2, в). При этом также снижается скорость передачи данных от fCLKIN на входе фильтра до fCLKIN/16 и менее (в зависимости от типа цифрового фильтра) на его выходе.
Рис.2 Сигма-дельта аналого-цифровое преобразование
Применение цифровой фильтрации имеет преимущества перед аналоговой. Так, цифровой фильтр способен устранить шумы квантования, на что аналоговый фильтр не способен. Кроме того, цифровой фильтр имеет линейную фазовую характеристику. В AD7725 применены три включенных последовательно фильтра с конечными импульсными характеристиками — FIR (Finite Impulse Response), частоту среза которых можно выбирать аппаратно. Четвертая ступень фильтрации — программируемая. Пользователь сам выбирает требуемую рабочую характеристику фильтра — ФНЧ, ФВЧ, ПФ или режекторный фильтр в зависимости от характеристик преобразуемого сигнала.
АЦП AD7725 выпускается в 44-выводном корпусе PQFP и работает при температуре окружающей среды от –40 до +85 °C.
AD7866
АЦП AD7866 представляет собой сдвоенный 12-битный двухканальный АЦП. Его характеризуют широкая полоса пропускания, высокое соотношение сигнал/шум (70 дБ при частоте входного сигнала 500 кГц). Он обладает высокой пропускной способностью и низкой потребляемой мощностью — 9/30 мВт при напряжении источника питания 3/5 В. Диапазон питающих напряжений — от 2,7 до 5,25 В. Процессом преобразования и передачей данных можно управлять по стандартным входам управления, что обеспечивает простоту интерфейса АЦП с микропроцессорами и ЦСП.
В состав микросхемы входят два АЦП, каждый из которых обеспечивает дискретизацию и преобразование сигнала из двух каналов. На входе каждого АЦП установлен двухканальный мультиплексор и устройство выборки/хранения аналогового сигнала на время преобразования. Частота преобразования определяется частотой импульсов синхронизации.
При уменьшении частоты SCLK увеличивается время преобразования и снижается энергопотребление микросхемы. В АЦП отсутствует конвейерная задержка. Структурная схема АЦП AD7866 представлена на рис. 3. Он выпускается в 20-выводном корпусе TSSOP. Параметры микросхемы специфицированы в температурном диапазоне от –40 до +85 °С.
Рис.3 Структурная схема АЦП AD7866
AD7476/AD7477/AD77478
AD7476/AD7477/AD77478 представляют собой соответственно 12-, 10- и 8-битные быстродействующие АЦП последовательных приближений с малым энергопотреблением (3,6…15 мВт). Они работают от однополярного источника питания напряжением 2,3…5,25 В. АЦП содержат малошумящий широкополосный усилитель выборки/хранения, обеспечивающий работу с входными сигналами частотой до 1 МГц.
Управление процессом преобразования и сбора данных обеспечивается через вывод CS и устройство последовательной синхронизации. Это обеспечивает интерфейс АЦП с микропроцессорами или ЦСП. Задержки конвейерной обработке в этих АЦП отсутствуют, поскольку применена архитектура АЦП последовательных приближений на переключаемых конденсаторах. Скорость преобразования определяется частотой сигнала на выводе SCLK. На рис. 4 изображена структурная схема АЦП.
Рис.4. Структурная схема AD7476/AD7477/AD77478
Выходной сигнал АЦП — бинарная кодовая последовательность. Типовая схема включения АЦП AD7476/AD7477/AD77478 изображена на рис. 5. Опорное напряжение формируется внутренней схемой из напряжения питания VDD. Величина входного напряжения может изменяться в пределах от 0 В до VDD. На выходе формируется 16-битное слово с четырьмя ведущими нулями.
Рис. 5. Типовая схема включения АЦП AD7476/AD7477/AD77478
На рис. 6, а-г представлены интерфейсы АЦП AD7476/AD7477/AD77478 с микропроцессорами и микроконтроллерами.
Область применения микросхем — системы с батарейным питанием, персональные цифровые помощники, медицинское оборудование, мобильная связь, системы сбора данных, высокоскоростные модемы, оптические датчики. АЦП выпускаются в шестивыводных корпусах SOT-23, специфицированы в рабочем диапазоне температур от –40 до +85 °С. Их стоимость составляет около $1 (для AD7478), $3 (для AD7477) и $5 (для AD7476) в партиях от 1000 шт. (с учетом НДС).
Рис. 6. Интерфейсы АЦП с микропроцессорами и микроконтроллерами.
Продолжение следует
pierce_arrow@mtu-net.ru
www.argussort.ru
|
