AD7581：一款強大的8位8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是不可或缺的一部分。Analog Devices的AD7581作為一款微處理器兼容的8位、8通道、內(nèi)存緩沖的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以其眾多出色的特性和功能，在眾多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中展現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢。本文將深入介紹AD7581的特性、工作原理、操作方法以及接口設(shè)計等方面的內(nèi)容，希望能為電子工程師們在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)時提供有價值的參考。

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AD7581的特性

高分辨率與精準(zhǔn)度

AD7581具備8位分辨率，能提供較為精確的數(shù)據(jù)采集結(jié)果。并且在全溫度范圍內(nèi)無漏碼現(xiàn)象，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。這對于對數(shù)據(jù)精度要求較高的應(yīng)用場景，如工業(yè)自動化、儀器儀表等領(lǐng)域，具有重要意義。

豐富的片上資源

片上集成了8X8雙端口內(nèi)存，方便數(shù)據(jù)的存儲和管理。同時，具備三態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動器，可實現(xiàn)與多種微處理器的直接接口，如Z80、8085、6800等，增強了其通用性和兼容性。

其他特性

還具有比例測量能力、交錯式DMA操作、快速轉(zhuǎn)換等特性。其A/D轉(zhuǎn)換過程對微處理器完全透明，且成本較低，這些優(yōu)勢使得AD7581在市場上具有很強的競爭力。

工作原理

AD7581由8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器、8通道多路復(fù)用器、8X8雙端口RAM、三態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動器、地址鎖存器和微處理器兼容控制邏輯組成。在微處理器控制信號作為時鐘的情況下，逐次逼近轉(zhuǎn)換在連續(xù)的通道排序基礎(chǔ)上進(jìn)行。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，數(shù)據(jù)會自動傳輸?shù)?X8雙端口RAM的相應(yīng)位置。由于片上邏輯提供交錯式DMA，在微處理器控制下，任何時候都可以對任何通道進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。

操作方法

單極性二進(jìn)制操作

偏移調(diào)整

通過雙極性偏移引腳BoFs消除比較器偏移。由于比較器偏移與激活的通道無關(guān)，先將 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置為低電平，利用ALE鎖存地址。當(dāng)AIN (0 = 19.5 mV)（1/2LSB）時，調(diào)整R11，即BoFs上的偏移電壓，直到 (DB{7}-DB{1}) 為低電平且 (DB{0})（LSB）閃爍。

增益調(diào)整

在許多應(yīng)用中，可能不需要增益調(diào)整。對于需要增益調(diào)整的通道，在進(jìn)行增益調(diào)整之前必須先進(jìn)行偏移調(diào)整。具體步驟為：向所有輸入通道AIN(0 - 7)施加 +9.941V（FS - 3/2LSB）；通過 (A{0})、(A{1})、(A{2}) 選擇所需通道n并使用ALE鎖存地址；調(diào)整所選通道的微調(diào)器RN，直到 (DB{7}-DB{1}) 為高電平且LSB ((DB{0})) 閃爍；選擇下一個需要增益調(diào)整的通道并重復(fù)上述步驟。

單極性（補碼二進(jìn)制）操作

偏移調(diào)整

同樣通過雙極性偏移引腳BoFs消除比較器偏移。將 (A{0})、(A{1}) 和 (A{2}) 置為低電平，利用ALE鎖存地址。當(dāng)AIN (0 = -9.98 V)（-FS + 1/2LSB）時，調(diào)整R11，即 (B ofs) 上的偏移電壓，直到 (DB{7}-DB{1}) 為低電平且LSB ((DB{0})) 閃爍。

接口設(shè)計

與6800和8085的接口

文檔中給出了AD7581與6800和8085的接口圖。在接口設(shè)計時，需要注意一些問題。例如，為防止地址總線上的不同上升和下降時間導(dǎo)致的未指定狀態(tài)在AD7581 CS端子產(chǎn)生毛刺，從而引起不必要的讀取操作，最好對地址解碼邏輯進(jìn)行門控，如使用RD（8080）、RD（8085）或VMA（6800）。另外，建議將 (AGND) 和 (DGND) 本地連接，以防止向AD7581注入噪聲。在 (A{G N D}-D{G N D}) 互連不是本地的系統(tǒng)中，應(yīng)在AD7581的 (AGND) 和DGND引腳之間連接背對背二極管（如1N914或等效器件）。

機械信息

AD7581有28引腳陶瓷雙列直插封裝（D - 28）和28引腳塑料雙列直插封裝（N - 28）兩種封裝形式，并給出了相應(yīng)的外形尺寸。工程師在進(jìn)行PCB設(shè)計時，需要根據(jù)實際需求選擇合適的封裝，并注意引腳的排列和尺寸。

總結(jié)

AD7581以其豐富的特性、靈活的操作方式和良好的接口兼容性，為電子工程師在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理運用AD7581的各項功能，同時注意接口設(shè)計和機械封裝等方面的問題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和高性能表現(xiàn)。大家在使用AD7581的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。