16位A/D转换器MAX1166的原理及应用

　　摘要：MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位低功耗模数转换器，该转换器内带4.096V精密参考源，同时具有并行数据输出接口。文章介绍了该模数转换器的特性、功能及实际应用电路。

　　关键词：A/D转换 单片机 接口 MAX1166

　　1　概述

　　MAX1166是美国MAXIM公司生产的逐次逼近型16位模数转换器，该芯片片内除集成了逐次逼近型ADC所必须的逐次逼近寄存器SAR、高精度比较器和控制逻辑外，还集成了时钟、4.096V精密参考源和接口电路，其内部结构框图如图1所示。MAX1166的数据总线为8位，因此与目前广泛使用的8位微处理器连接非常方便。

　　

 

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　　MAX1166的典型参数如下：

　　●并行数据输出接口：8位

　　●采样频率：165ksps

　　●精度：最大线性误差±2LSB，16位无误码

　　●内部参考源电压：4.096V

　　●外部参考源电压输入范围：+3.8～5.25V

　　●模拟电压输入范围：+4.75～+5.25V

　　●数字电压输入范围：+2.7～+5.25V

　　●小电流外部参考电源流为1.8mA内部参考电源流为2.7mA采样率在10ksps时的外部参考电源电流为0.1μA;

　　●采用20管脚TSSOP封装。

　　MAX1166共有20个引脚，图2为其引脚排列图，这些引脚大体可分为三类。

　　

 

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　　第一类是电源类其中，模拟电源AVDD和数字电源DVDD应分别通过0.1μF的钽电容与模拟地和数字地相连接。而数字地DGND和模拟地AGND1、AGND2通常共地。

　　第二类为模数信号类其中，AIN为模拟信号输入端;D0/D8～D7/D15为数字量并行输出口。

　　第三类是控制信号类其中CS 输入为转换启动端;R/ C(输入)为读取结果/模数转换控制端;EOC(输出)用于指示转换结束;HBEN输入用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节;REFADJ为参考电源选择端，该端通过0.1μF钽电容与模拟地相接时选择内部参考电源模式而当其直接与模拟电源相接时选择外部参考电源模式;REF为参考电源输入/输出端，选择内部参考电源时该脚应通过4.7μF钽电容接模拟地而选择外部参考电源时该脚为外部参考电源输入端。

　　2　MAX1166的转换控制时序

　　MAX1166的一次转换过程可分为三个阶段，即转换准备阶段、模数转换阶段和转换结果输出阶段。图3为其转换时序图。具体工作过程如下：

　　首先将R/ C管脚置低电平，然后在CS脚输入脉冲信号，MAX1166会在CS的第一个脉冲信号的下降沿进入工作状态;并在CS的第二个脉冲信号下降沿启动A/D转换。此脉冲信号的宽度最小应为40ns。转换过程中，EOC脚为高电平，并在经过约5μs转换完成后，EOC脚电平变低以指示转换完成。当EOC脚输出为低电平时，若将R/ C脚置为高电平，系统将在CS的第三个脉冲的下降沿把转换结果输出到数据总线上。

　　在数据转换过程中，通过检测EOC脚的输出电平即可判断数据的转换状态。当EOC输出为高电平时，表示数据转换仍在进行，此时不能读取数据;而当EOC输出为低电平时，表明数据转换已经结束，此时可以读取数据。设置并行数据输出选择位HBEN为高电平可读取数据高8位;而设置HBEN为低电平则可读取数据低8位。

　　MAX1166有两种工作模式，即稳定工作模式和低功耗工作模式。可由管脚R/ C在CS第二个脉冲下降沿的状态来决定选择哪种工作模式，R/ C 为低电平时，选择正常工作模式，为高电平时选择低功耗工作模式。

　　

 

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　　3　典型应用电路

　　MAX1166的总线接口为8位，该总线的接口速度相当快，可以和各种微处理器直接进行接口，因此MAX1166与8位微处理器的连接电路相对比较简单。图4是MAX1166和MCS-8051的接口电路图。在本例中，由于单片机外围芯片仅有MAX1166一片，所以，为简单起见，没有为之确定地址，即任意地址均可作为其地址。因为MAX1166的CS信号脉冲宽度要求最小为40ns，因此，对于单片机而言，只要对外部设备进行写操作，即会产生WR脉冲，其宽度为6个时钟周期。如果采用12MHz的晶振，其脉冲宽度为500ns，所以可以将单片机的WR信号作为MAX1166的CS输入信号。至于R/ C 、EOC和HBEN等信号，只需连接到普通的锁存功能端口即可(如单片机的P1口)。

　　图4中，MAX1166采用的是内部参考源。如果在CS信号的第二个脉冲下降沿使R/ C 为低电平，即选择了稳定工作模式，该模式的应用程序如下(该程序会将转换结果的高8位存放在片内存储器A0单元，而将低8位存放在A1单元)：

　　MOV R0  #A0 ;数据暂存区地址

　　SAMP CLR P1.0 ;拉低R/ C电平，为

　　A/D转换启动做准备

　　MOVX @DPTRA ;给CS第一个脉冲信

　　号，MAX1166进入准

　　备工作状态

　　MOVX @ DPTRA ;给CS第二个脉冲信

　　号，启动A/D转换

　　WAIT JB P1.2 WAIT ;如果转换结束，则进

　　入读数据子程序

　　REDA SET P1.0 ;拉高R/ C电平，准备

　　读取数据

　　MOVX @ DPTRA ;给CS第三个脉冲信

　　号，开始读数据

　　SET P1.1

　　MOVX A@DPTR ;读取数据高8位

　　MOV @R0 A

　　INC R0

　　CLR P1.1

　　MOVX A@DPTR ;读取数据低8位

　　MOV @R0 A

　　

 

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