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16位A/D转换器MAX1166的原理及应用
摘要：MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位低功耗模数转换器，该转换器内带4.096Ｖ精密参考源，同时具有并行数据输出接口。文章介绍了该模数转换器的特性、功能及实际应用电路。关键词：A/D转换单片机接口MAX1166
１概述
ＭＡＸ１１６６是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的逐次逼近型１６位模数转换器，该芯片片内除集成了逐次逼近型ＡＤＣ所必须的逐次逼近寄存器ＳＡＲ、高精度比较器和控制逻辑外，还集成了时钟、４．０９６Ｖ精密参考源和接口电路，其内部结构框图如图１所示。ＭＡＸ１１６６的数据总线为８位，因此与目前广泛使用的８位微处理器连接非常方便。
ＭＡＸ１１６６的典型参数如下：
●并行数据输出接口：８位?
●采样频率：１６５ｋｓｐｓ?
●精度：最大线性误差±２ＬＳＢ，１６位无误码?
●内部参考源电压：４．０９６Ｖ?
●外部参考源电压输入范围：＋３．８～５．２５Ｖ?
●模拟电压输入范围：＋４．７５～＋５．２５Ｖ?
●数字电压输入范围：＋２．７～＋５．２５Ｖ?
●小电流?外部参考电源流为１．８ｍＡ?内部参考电源流为２．７ｍＡ?采样率在１０ｋｓｐｓ时的外部参考电源电流为０．１μＡ;
●采用２０管脚ＴＳＳＯＰ封装。
ＭＡＸ１１６６共有２０个引脚，图２为其引脚排列图，这些引脚大体可分为三类。
第一类是电源类?其中，模拟电源ＡＶＤＤ和数字电源ＤＶＤＤ应分别通过０．１μＦ的钽电容与模拟地和数字地相连接。而数字地ＤＧＮＤ和模拟地ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２通常共地。
第二类为模数信号类?其中，ＡＩＮ为模拟信号输入端；Ｄ０／Ｄ８～Ｄ７／Ｄ１５为数字量并行输出口。
第三类是控制信号类?其中ＣＳ?输入?为转换启动端；Ｒ／Ｃ（输入）为读取结果／模数转换控制端；ＥＯＣ（输出）用于指示转换结束；ＨＢＥＮ?输入?用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节；ＲＥＦＡＤＪ为参考电源选择端，该端通过０．１μＦ钽电容与模拟地相接时?选择内部参考电源模式?而当其直接与模拟电源相接时?选择外部参考电源模式；ＲＥＦ为参考电源输入／输出端，选择内部参考电源时?该脚应通过４．７μＦ钽电容接模拟地?而选择外部参考电源时?该脚为外部参考电源输入端。
２ＭＡＸ１１６６的转换控制时序
ＭＡＸ１１６６的一次转换过程可分为三个阶段，即转换准备阶段、模数转换阶段和转换结果输出阶段。图３为其转换时序图。具体工作过程如下：
首先将Ｒ／Ｃ管脚置低电平，然后在ＣＳ脚输入脉冲信号，ＭＡＸ１１６６会在ＣＳ的第一个脉冲信号的下降沿进入工作状态；并在ＣＳ的第二个脉冲信号下降沿启动Ａ／Ｄ转换。此脉冲信号的宽度最小应为４０ｎｓ。转换过程中，ＥＯＣ脚为高电平，并在经过约５μｓ转换完成后，ＥＯＣ脚电平变低以指示转换完成。当ＥＯＣ脚输出为低电平时，若将Ｒ／Ｃ脚置为高电平，系统将在ＣＳ的第三个脉冲的下降沿把转换结果输出到数据总线上。
在数据转换过程中，通过检测ＥＯＣ脚的输出电平即可判断数据的转换状态。当ＥＯＣ输出为高电平时，表示数据转换仍在进行，此时不能读取数据；而当ＥＯＣ输出为低电平时，表明数据转换已经结束，此时可以读取数据。设置并行数据输出选择位ＨＢＥＮ为高电平?可读取数据高８位；而设置ＨＢＥＮ为低电平则可读取数据低８位。
ＭＡＸ１１６６有两种工作模式，即稳定工作模式和低功耗工作模式。可由管脚Ｒ／Ｃ在ＣＳ第二个脉冲下降沿的状态来决定选择哪种工作模式，Ｒ／Ｃ为低电平时，选择正常工作模式，为高电平时选择低功耗工作模式。
图3MAX1166转换时序图
３典型应用电路
ＭＡＸ１１６６的总线接口为８位，该总线的接口速度相当快，可以和各种微处理器直接进行接口，因此ＭＡＸ１１６６与８位微处理器的连接电路相对比较简单。图４是ＭＡＸ１１６６和ＭＣＳ－８０５１的接口电路图。在本例中，由于单片机外围芯片仅有ＭＡＸ１１６６一片，所以，为简单起见，没有为之确定地址，即任意地址均可作为其地址。因为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ信号脉冲宽度要求最小为４０ｎｓ，因此，对于单片机而言，只要对外部设备进行写操作，即会产生ＷＲ脉冲，其宽度为６个时钟周期。如果采用１２ＭＨｚ的晶振，其脉冲宽度为５００ｎｓ，所以可以将单片机的ＷＲ信号作为ＭＡＸ１１６６的ＣＳ输入信号。至于Ｒ／Ｃ、ＥＯＣ和ＨＢＥＮ等信号，只需连接到普通的锁存功能端口即可（如单片机的Ｐ１口）。
图４中，ＭＡＸ１１６６采用的是内部参考源。如果在ＣＳ信号的第二个脉冲下降沿使Ｒ／Ｃ为低电平，即选择了稳定工作模式，该模式的应用程序如下（该程序会将转换结果的高８位存放在片内存储器Ａ０单元，而将低８位存放在Ａ１单元）：
ＭＯＶＲ０?＃Ａ０；数据暂存区地址
ＳＡＭＰ?ＣＬＲＰ１．０；拉低Ｒ／Ｃ电平，为
Ａ／Ｄ转换启动做准备
ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ?Ａ；给ＣＳ第一个脉冲信
号，ＭＡＸ１１６６进入准
备工作状态
ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ?Ａ；给ＣＳ第二个脉冲信
号，启动Ａ／Ｄ转换
ＷＡＩＴ?ＪＢＰ１．２?ＷＡＩＴ；如果转换结束，则进
入读数据子程序
ＲＥＤＡ?ＳＥＴＰ１．０；拉高Ｒ／Ｃ电平，准备
读取数据
ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ?Ａ；给ＣＳ第三个脉冲信
号，开始读数据
ＳＥＴＰ１．１
ＭＯＶＸＡ?＠ＤＰＴＲ；读取数据高８位
ＭＯＶ＠Ｒ０?Ａ
ＩＮＣＲ０
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＸＡ?＠ＤＰＴＲ；读取数据低８位
ＭＯＶ＠Ｒ０?Ａ
４结束语
ＭＡＸ１１６６是一种１６位的Ａ／Ｄ转换器，它不仅具有分辨率高、转换速度快的特点，而且功耗低、体积小、接口方便、电路简单、动态特性良好。因而是电池供电的高精度数据采集系统的理想选择，具有广阔的应用前景。
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