ADuC845/ADuC847/ADuC848：高性能微轉(zhuǎn)換器的深度解析

在電子工程師的日常工作中，選擇合適的微轉(zhuǎn)換器對(duì)于設(shè)計(jì)的成功至關(guān)重要。ADuC845、ADuC847和ADuC848這三款微轉(zhuǎn)換器，憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為了眾多應(yīng)用場(chǎng)景的理想之選。下面，我們就來(lái)深入了解一下這三款微轉(zhuǎn)換器。

文件下載：ADUC845BCPZ8-5.pdf

一、器件概述

ADuC845、ADuC847和ADuC848是單周期、12.58 MIPs的8052核心升級(jí)產(chǎn)品，相比ADuC834和ADuC836，它們?cè)黾恿烁嗟?a href="http://m.makelele.cn/analog/" target="_blank">模擬輸入通道，適用于需要更多ADC通道的應(yīng)用。這三款器件集成了高分辨率Σ - Δ ADC、快速8位MCU以及程序和數(shù)據(jù)Flash/EE內(nèi)存，是完整的智能傳感器前端。

ADuC845包含兩個(gè)24位Σ - Δ ADC，ADuC847只有一個(gè)24位Σ - Δ ADC，而ADuC848則是16位ADC版本。它們都具備靈活的輸入多路復(fù)用功能、溫度傳感器（僅ADuC845有）和可編程增益放大器（僅主ADC有），能夠直接測(cè)量低電平信號(hào)。此外，這些ADC還包含片上數(shù)字濾波和可編程輸出數(shù)據(jù)速率，適用于測(cè)量寬動(dòng)態(tài)范圍和低頻信號(hào)的應(yīng)用，如稱重秤、應(yīng)變計(jì)、壓力傳感器或溫度測(cè)量等。

二、核心特性

1. 高分辨率ADC

• 通道數(shù)量：所有器件最多支持10個(gè)ADC輸入通道。
• 分辨率：ADuC845和ADuC847的主ADC可實(shí)現(xiàn)24位無(wú)丟失碼性能，ADuC848為16位。
• 性能指標(biāo)：具有22位rms（19.5位峰 - 峰）有效分辨率，偏移漂移為10 nV/°C，增益漂移為0.5 ppm/°C（斬波啟用）。

2. 內(nèi)存配置

• 程序內(nèi)存：提供62 kbyte、32 kbyte和8 kbyte的可選Flash/EE程序內(nèi)存，可用于運(yùn)行用戶代碼。
• 數(shù)據(jù)內(nèi)存：4 kbyte的Flash/EE數(shù)據(jù)內(nèi)存和2304字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，且程序內(nèi)存可配置為數(shù)據(jù)內(nèi)存，用于數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用。

3. 高性能核心

• 指令集：采用8051兼容的指令集，具備高性能單周期核心，最高可達(dá)12.58 MIPs性能。
• 時(shí)鐘系統(tǒng)：使用32 kHz外部晶體和片上PLL，可生成最高12.58 MHz的高頻時(shí)鐘，核心時(shí)鐘頻率可編程。

4. 豐富的外設(shè)

• DAC：集成12位電壓輸出DAC和雙16位Σ - Δ DAC。
• 傳感器：ADuC845帶有片上溫度傳感器。
• 電流源：雙200 μA激勵(lì)電流源。
• 通信接口：支持UART、SPI和I2C串行I/O。
• 其他：還有看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)控器、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器等。

三、關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)

1. ADC工作模式

ADC有斬波啟用和斬波禁用兩種工作模式。斬波啟用時(shí)，輸出速率為5.4 Hz至105 Hz，能有效降低偏移誤差和漂移；斬波禁用時(shí)，輸出速率為16.06 Hz至1.365 kHz，但漂移性能會(huì)下降，且在增益范圍變化或溫度顯著變化后需要進(jìn)行偏移校準(zhǔn)。

2. 校準(zhǔn)模式

器件提供四種校準(zhǔn)模式，可通過(guò)ADCMODE SFR進(jìn)行編程。每個(gè)器件出廠前都進(jìn)行了校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在片上Flash/EE內(nèi)存中。用戶可以進(jìn)行內(nèi)部或系統(tǒng)校準(zhǔn)，以確保ADC的準(zhǔn)確性。

3. 可編程增益放大器（PGA）

主ADC的PGA可編程為八個(gè)不同的范圍，從±20 mV到±2.56 V（外部2.5 V參考電壓）。這使得ADC能夠適應(yīng)不同的輸入信號(hào)范圍，提高測(cè)量的靈活性。

4. 數(shù)據(jù)輸出編碼

ADC支持單極性和雙極性操作，輸出編碼根據(jù)操作模式不同而有所變化。單極性操作時(shí)，輸出為自然二進(jìn)制編碼；雙極性操作時(shí)，輸出為偏移二進(jìn)制編碼。

四、硬件設(shè)計(jì)考慮

1. 電源供應(yīng)

器件的工作電源電壓范圍為2.7 V至5.25 V，支持分離的模擬和數(shù)字電源引腳（AVDD和DVDD），可采用分體電源或通過(guò)電阻和電容進(jìn)行電源隔離，以減少數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬部分的干擾。

2. 外部?jī)?nèi)存接口

器件可訪問(wèn)高達(dá)16 Mbytes的外部數(shù)據(jù)內(nèi)存，但不支持外部程序內(nèi)存訪問(wèn)。在訪問(wèn)外部RAM時(shí)，可能需要對(duì)EWAIT寄存器進(jìn)行編程，以適應(yīng)不同的外部RAM訪問(wèn)速度。

3. 接地和布局

為了實(shí)現(xiàn)ADC和DAC的最佳性能，需要特別注意接地和PCB布局。模擬和數(shù)字接地引腳應(yīng)正確連接，避免接地環(huán)路，同時(shí)要確保數(shù)字和模擬組件物理上分離，減少相互干擾。

4. 時(shí)鐘振蕩器

核心時(shí)鐘頻率由片上PLL生成，鎖定在32.768 kHz外部晶體的384倍。連接晶體時(shí)，需要注意晶體的電容要求，通常片上提供的12 pF電容已足夠。

五、開發(fā)系統(tǒng)支持

ADuC845、ADuC847和ADuC848支持QuickStart和QuickStart - PLUS開發(fā)系統(tǒng)，提供了低成本的軟件和硬件開發(fā)工具。這些工具包括串行下載軟件、ASPIRE集成開發(fā)環(huán)境等，方便工程師進(jìn)行代碼開發(fā)、調(diào)試和下載。

六、總結(jié)

ADuC845、ADuC847和ADuC848以其高分辨率ADC、豐富的內(nèi)存配置、高性能核心和多樣的外設(shè)功能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求，合理配置這些器件的參數(shù)，同時(shí)注意硬件設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮它們的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用這些微轉(zhuǎn)換器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。