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ADS1100是采用2.7V～5.5V單電源供電的連續(xù)自校準(zhǔn)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。它具有分辨率、接口簡(jiǎn)單、比例放大、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。ADS1100采用電源電壓為基準(zhǔn)電壓，可按比例進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)帶有差分輸入且具有高達(dá)16位的分辨率。 ADS1100每秒可采樣8、16、32或128次以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并提供I2C端口與外部通信。片內(nèi)可編程增益放大器（PGA）能提供高達(dá)8倍的增益，允許對(duì)小信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。ADS1100有二種工作方式：?jiǎn)沃芷谵D(zhuǎn)換方式和連續(xù)周期轉(zhuǎn)換方式。在單周期轉(zhuǎn)換方式中，ADS1100進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換后將自動(dòng)掉電以減少電流消耗。 ADS1100的主要特點(diǎn)如下： ·16位無漏碼； ·可連續(xù)自校準(zhǔn)； ·帶有可編程增益放大器（增益=1、2、4或8）； ·可編程數(shù)據(jù)速率為8s/s～128s/s； ·帶有I2C端口； ·電源電壓范圍為2.7V～5.5V； ·低電流消耗（90μA）。 1 引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1．1 引腳功能 ADS1100的引腳排列如圖1所示，采用小型SOT23-6封裝，各引腳的功能如下所述。 引腳1（VIN+）：差分信號(hào)正輸入端； 引腳2（GND）：地線； 引腳3（SCL）：串行時(shí)鐘輸入端； 引腳4（SDA）：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端； 引腳5（VDD）：+5V電壓輸入端； 引腳6（VIN-）：差分信號(hào)負(fù)輸入端。 1．2 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADS1100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。由圖可知，ADS1100由一個(gè)帶有可調(diào)增益的Δ-∑模/數(shù)轉(zhuǎn)換器核、一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器一個(gè)I2C接口組成。ADS1100的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器核由差分開關(guān)電容Δ-∑調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器組成。調(diào)節(jié)器用來測(cè)量正模擬輸入和負(fù)模擬輸入的壓差，并將其與基準(zhǔn)電壓相比較。數(shù)字濾波器從調(diào)節(jié)器接收高速位流。并輸出一個(gè)代碼。該代碼是一個(gè)與輸入電壓成比例的數(shù)字。考慮到調(diào)節(jié)器的增益和偏移誤差的影響，ADS1100內(nèi)部集成了自校準(zhǔn)電路，以進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 2 ADS1100的內(nèi)部寄存器 ADS1100內(nèi)有二個(gè)寄存器：輸出寄存器和匹配寄存器，它們均可通過I2C端口訪問。輸出寄存器內(nèi)含上一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果；配置寄存器允許用戶改變ADS1100的工作方式并查詢電路的狀態(tài)。 2．1 輸出寄存器 16位輸出寄存器中含有上一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，該結(jié)果采取二進(jìn)制的補(bǔ)碼格式。在復(fù)位或上電之后，輸出寄存器被清零，并保持為0直到第一次A/D轉(zhuǎn)換完成。輸出寄存器的格式如表1所示。 表1 輸出寄存器 BIT 15 14 13 12 11 10 9 8 NAME D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 BIT 7 6 5 4 3 2 1 0 NAME D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2．2 配置寄存器 8位配置寄存器用來控制ADS1100的工作方式、數(shù)據(jù)速率和可編程增益放大器（PGA）設(shè)置。配置寄存器的默認(rèn)設(shè)置是8CH，具體模式如下： BIT 7 6 5 4 NAME ST/BSY 0 0 SC BIT 3 2 1 0 NAME DR1 DR0 PGA1 PGA0 其中ST/BSY位表示它是被寫入還是被讀出。在單周期轉(zhuǎn)換方式中，寫“1”到ST/BSY位則導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的開始，寫“0”則無影響。在連續(xù)方式中，ADS1100將忽略ST/BSY的值。 在單周期轉(zhuǎn)換方式中讀地，ST/BSY表明模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是否忙于進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。如果ST/BSY被讀作“1”，則表明目前模/數(shù)轉(zhuǎn)換器忙，轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行；如果被讀作“0”，則表明目前沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且上一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果存于輸出寄存器中。在連續(xù)方式中，ST/BSY總是被讀作“1”。 位6和位5為保留位，必須被置為“0”。 SC位用于控制ADS1100的工作方式。當(dāng)SC為“1”時(shí)，ADS1100以單周期轉(zhuǎn)換方式工作；當(dāng)SC為“0”時(shí)，ADS1100以連續(xù)轉(zhuǎn)換方式工作。該位的默認(rèn)設(shè)置為0。 位3和位2（DR位）用于控制ADS1100的數(shù)據(jù)速率，其控制方式如表2所列。 表2 DR位 DR1 DR2 DATA RATE 0 0 128S/S 0 1 32S/S 1 0 16S/S 1 1 8S/S 位1和0（PGA位）用于控制ADS1100的增益設(shè)置，控制方式如表3所列。 表3 PGA位 PGA1 PGA0 GAIN 0 0 1 1 0 1 0 1 2 1 0 4 1 1 8 3 ADS1100讀寫操作 3．1 ADS1100的讀操作 用戶可從ADS1100中讀出輸出寄存器和配置寄存器的內(nèi)容。但為此要對(duì)ADS1100尋址，并從器件中讀出3個(gè)字節(jié)。前面的2個(gè)字節(jié)是輸出寄存器的內(nèi)容，第三個(gè)字節(jié)是配置寄存器的內(nèi)容。 從AD1100中讀取多于3個(gè)字節(jié)的值是無效的。從第四個(gè)字節(jié)開始的所有字節(jié)將為FFH。ADS1100的讀操作時(shí)序如圖3所示。 3．2 ADS1100的寫操作 用戶可寫新的內(nèi)容至配置寄存器（但不能更改輸出寄存器的內(nèi)容）。為了做到這一點(diǎn)，要對(duì)ADS1100尋址以進(jìn)行寫操作，并對(duì)ADS1100配置寄存器寫入一個(gè)字節(jié)。對(duì)ADS1100的寫操作時(shí)序如圖4所示。 4 應(yīng)用電路 圖5是ADS1100在某測(cè)力計(jì)中的具體應(yīng)用電路。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，傳感器的輸出信號(hào)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大，本系統(tǒng)采用低失調(diào)和低漂移的OP07運(yùn)算放大器進(jìn)行前級(jí)信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過TL062進(jìn)行二級(jí)放大及零輸入調(diào)整。為了提高輸入信號(hào)的穩(wěn)定性，應(yīng)將信號(hào)通過LM310射極跟隨器傳遞到ADS1100的差分信號(hào)輸入端。 |
