AD7714在壓力測量中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了AD公司24位S-D AD轉(zhuǎn)換器AD7714的主要特性、基本功能，以及在壓力測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AD轉(zhuǎn)換、壓力

一、 引 言

壓力傳感器輸出一般是毫伏級的微弱信號，傳統(tǒng)的測量方法是在A/D轉(zhuǎn)換之前增加一級高精度的測量放大器，因而系統(tǒng)較為復(fù)雜。AD7714是美國Analog Devices公司（AD）推出的24-Bit (-( ADC家族AD771X系列中的新品，適用于低頻、高精度工業(yè)級轉(zhuǎn)換。該器件具有完整的模擬前端，可以直接測量傳感器輸出的直流微弱信號，轉(zhuǎn)換精度達到24位無誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接，通過軟件編程可以對增益、信號極性、輸入通道作出設(shè)置。該芯片具有自校準、系統(tǒng)校準和背景校準功能，可以消除零點誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響。該器件適用于便攜式工業(yè)儀表，便攜式重量計，循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。

二、主要特性

* 24位無誤碼 0.0015%非線性度

* 3個完全差分輸入或5個準差分輸入端口 增益1~128

* 3V或5V工作電壓

* 低噪聲（150nVrms）

* 低電流（350μA），待機（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能

* 具有讀寫校準系數(shù)能力

AD7714的功能框圖如圖1所示。

DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個引腳，分述如下：（1）SCLK外部串行時鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時鐘信號端；（4）POL時鐘極性控制端；（5）同步控制端；（6）RESET復(fù)位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號輸入端；（11）待機控制端；（12）A；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）端；（20）端；（21）DOUT數(shù)據(jù)輸出端；（22）DIN數(shù)據(jù)輸入端；（23）D；（24）DGND。

三、壓力測量的典型應(yīng)用

AD7714只需要極少的外部元件便可以構(gòu)成一個高精度的測量儀表，利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據(jù)筆者的實際應(yīng)用，介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接，組成一個壓力測量系統(tǒng)。具體電路見圖2。

圖中可以看出，AD7714除了晶振和微調(diào)電容以外，幾乎無需其他元件。參考電壓由電橋激勵電源通過分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵電壓變化引起的測量誤差。

AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數(shù)字電源(DVDD)之分，不需要特定的加電順序，可以先加AVDD或DVDD電源。需要注意，在REFIN、AIN和其他邏輯輸入引腳加入信號之前、應(yīng)給AD7714電源接通，以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。

安裝AD7714的印刷線路板，應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分隔開，限制在特定的區(qū)域內(nèi)。AGND和DGND應(yīng)當一點連接，為星形接地點，盡量靠近AD7714的位置。另外，應(yīng)將模擬地布置在器件的下面，而不要將數(shù)字地布置在下面，地線和電源線盡可能粗些。

四、編程要點

AD7714具有八個片內(nèi)寄存器，通過對片內(nèi)寄存器的編程，可以實現(xiàn)通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉(zhuǎn)換周期選擇、自動校準和AD轉(zhuǎn)換等功能。對AD7714的任何一種操作，必須首先對通信寄存器寫入相應(yīng)代碼，然后才能對其他寄存器讀寫。

AD7714的大多數(shù)寄存器是8位寄存器，只有數(shù)據(jù)寄存器、零點校準寄存器和滿量程校準寄存器是16位或24位寄存器。對于8xC51或68HC11等8位微處理器來說，16位或24位寄存器數(shù)據(jù)，需要分2個字節(jié)或3個字節(jié)進行讀寫操作。

圖3示出一個AD7714自校準操作的程序流程圖。

因篇幅有限，有關(guān)AD7714的各種工作模式、校準操作等未能詳細介紹，請參閱Analog Devices 公司的AD7714數(shù)據(jù)手冊。