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在某些測量與控制領域，要求A／D轉換器具有多通道同時跟蹤／保持(T／H)功能，以消除輸人通道采樣時間的不同。美國MAXIM公司推出的MAXl55／MAXl56A／D轉換器是比較典型的一款，MAXl55／MAXl56A／D轉換器每一個通道都有自己的T／H，并且所有的T／H在同一時刻采樣，MAXl55／MAXl56A／D轉換器還有一個2．5V的內部基準和電源關斷功能，以提供完整的數據采集系統，結合筆者在雷達高頻傳輸系統監控裝置中使用該芯片的體會，本文將對MAXl55／156的結構、功能特性及其工作原理做簡單介紹。 l MAXl55／MAXl56的總體結構和主要功能 MAXl55／MAXl56是高速、多通道的8位模數轉換器(ADC)，MAXl55有8個模擬輸入通道，MAX156有4個模擬輸入通道。每一個通道都有自己的T／H在同一時刻取樣。轉換器在3．6μs內轉換完一個通道，并且將結果存儲在片內的8X8RAM中。當工作于+5V的單電源時，MAXl55／MAXl56可以工作于單極性或者雙極性，進行單端或者差分轉換。其內部結構如圖l所示。 MAXl55有28腳DIP封裝和寬SO封裝如圖2所示，MAXl56有24腳窄塑料DIP和28腳寬SO封裝。 2 MAXl55／MAXl56的引腳說明 3 MAXl55／MAXl56的基本工作原理 MAXl55／MAXl56包含一個3．6μs的逐次比較型ADC和8／4個跟蹤和保持輸入端。當轉換開始，所有的AIN端同時采樣。各通道是否采樣取決于他們是否被選中。進行單通道或者多通道轉換都需要預先請求，且通道可以是單端和差分混合的。ADC的結果被存人片內RAM中。 給出一個WR脈沖，在WR的上升沿，MUX配置寄存器數據；在WR的下降沿，所有的輸入開始采樣。訪問轉換結果是用連續的RD脈沖來自動地從通道0開始順序訪問RAM。每一個RD脈沖將RAM的地址計數器加1。在多通道轉換中，當WR變為低時，RAM地址計數器復位到0。在裝載RAM地址(A0～A2)的同時使D4／INH為1，可設置地址并禁止轉換，然后執行一條讀操作，可以讀出RAM的任一地址。 4 MAXl55／MAXl56的接口時序 當MODE輸入端口開路時，為軟配置模式。在軟配置模式中，MUX配置寄存器決定轉換的類型。在WR的上升沿，寄存器被更新。在轉換開始后，BUSY端變為低，轉換從選定的最低通道開始順序進行。當BUSY變為高以后，轉換結果存儲到RAM中。在轉換結束后，微處理器可以用連續的RD脈沖訪問RAM中的數據。第一次讀出的數據是最低通道的轉換結果，后續的脈沖順序讀出余下的通道的轉換結果。 對于較簡單的應用場合，MODE和Vss端的連線可用來指定轉換的類型，如表2所示。在這種模式下，不使用配置寄存器，所以D0～D7端的輸人數據被忽略。例如，MODE端連接到低電平，在WR脈沖作用下，將啟動8通道的單端轉換；MODE端連接到高電平，在WR脈沖作用下，將啟動4通道差分轉換。在DO～D7端出現的數據不影響配置寄存器。 5 MAXl55／MAXl56在雷達高頻傳輸系統中應用 雷達的高頻傳輸系統接于發射機、接收機和天線之間，是整個收發系統的重要組成部分，主要承擔著將發射機產生的大功率高頻能量順利高效地送達天線，再將天線的微弱信號饋送到接收機的功能。因此，他的工作狀態好壞直接關系到收發系統乃至整部雷達性能的發揮。由于系統在大功率高頻狀態下工作，相關器件容易受損低(失)效，造成系統主要性能指標達不到要求，使高頻能量不能有效傳輸、漏功超標，從而產生連鎖反應，導致相關器件受損或燒壞。不但經濟損失嚴重，而且使整個系統無法正常工作。為了避免上述情況的發生，加裝高頻傳輸系統監控保護裝置，通過對系統中相關器件的工作狀態實施定量實時的監控和安全保護，就可大大提高維修保障工作的針對性和有效性，將從根本上改變目前這種落后的監控手段，使雷達的保障水平和能力產生一個質的飛躍。圖3所示為系統結構圖。 在雷達高頻傳輸監控裝置中，由專用的傳感器獲得取樣信號，經預處理電路濾波去噪使其電壓值達到A／D轉換器的電壓輸入范圍，單片機采用查詢方式獲得A／D轉換器的各路峰值檢測的平均值，由單片機驅動顯示出各路工作狀態，在傳輸系統發生故障時，單片機調用報警子程序，若連續三次取樣值超限，則發出聲光報警并驅動發射機高壓保護電路。由此可見，系統對A／D轉換器的多通道的T／H功能提出很高的要求，所以我們采用了美國美信公司的MAXl55／MAXl56A／D轉換器。 采用MAXl55的MODE端接地，Vss接一5V的8通道模式采樣，MCS-51給出一個WR脈沖，在WR的下降沿轉換開始，此時ADC的RAM地址計數器復位到0，在轉換結束后，MCS-51通過連續RD的脈沖順序讀出RAM中的數據。第一次讀出最低通道的轉換結果，后續RD脈沖順序讀出余下通道的轉換結果。圖4所示為MAXl55與MCS-8051的接口電路圖。 6 應用中應注意的幾個問題 內部的2．5V基準源輸出端(REFOUT)必須通過1個4．7μF的電解電容和1個0．1μF的瓷介電容旁路到模擬地，如果輸入信號低于地電平，必須使用負電源，以保證器件的穩定性。 如果在REFIN端接人外部的基準源，那么REFOUT必須接旁路電容，或者將REFOUT端連接到VDD)禁止他，以防止振蕩輸出和在ADC中產生轉換噪聲，但缺點是電源關斷模式中的電流會給定值大250μA。 MAXl55／MAXl56的T／H放大器的輸入阻抗很高，一般不需要輸入緩沖。MAXl55／MAXl56所有T／H同時采樣。為得到最佳結果，模擬輸入不應高于VDD+50mV或低于Vss一50mV。T／H采集一個通道的輸入信號所需要的時間，取決于通道輸入電容充電的速度。如果輸入信號的源阻抗很高，那么采集時間就長，兩次轉換之間的間隔時間應長一些，采集時間一般不小于800ns。 |
