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ADS1110数据手册中文版.doc

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.35M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    ADS1110 16 位带有片内电压基准的模/数转换器 一、概述 1.1特点 完整的数据采集系统和小型 SOT23-6 封装 片内基准 精度2.048+0.05% 温度漂移5ppm/ 片内 PGA 片内振荡器 16 位无漏失码 INL 满标度量程的0.01% 最大值 连续的自校准 单周期转换 可编程的数据速率 15SPS~240SPS I2CTM 接口8 个有效地址 电源电压 2.7V至5.5V 低电流消耗 240 A 1.2 应用范围 便携式仪表 工业过程控制 小型发送器 消费类产品 工厂自动化 温度测量 1.3描述 ADS1110 是精密的连续自校准模/数A/D 转换器带有差分输入和高达16 位的分辨率封 装为小型SOT23-6 片内2.048V 的基准电压提供范围为2.048V 的输入差分电压，ADS1110 使用可兼容的I2C串行接口在2.7V 至5.5V 的单电源下工作。 ADS1110 可每秒采样15 30 60 或240 次以进行转换片内可编程的增益放大器PGA 提 供高达8 倍的增益并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量，在单周期转换方式中 ADS1110 在一次转换之后自动掉电在空闲期间极大地减少了电流消耗。 ADS1110 为需要高分辨率测量的应用而设计在这种应用中空间和电源消耗是首要考虑 的问题典型应用包括便携式仪器工业过程控制和小型发送器。 1 .4 方框图
    −0.3V to +6V 100mA, Momentary 10mA, Continuous −0.3V to VDD + 0.3V 绝对最大额定值(1) VDD to GND Input Current Input Current Voltage to GND, VIN+, VIN− Voltage to GND, SDA, SCL Maximum Junction Temperature Operating Temperature Range Storage Temperature Range Lead Temperature (soldering, 10s) (1)强调上述列在“绝对最大额定值”可能对器件造成永久性的损坏。暴露于绝 对最大时间延长可能影响条件器件的可靠性。 注：该集成电路可以被防静电。建议所有德州仪器集成电路用适当的处理注意事项。不遵守正确地处理安 −40C to +125C −60C to +150C −0.5V to 6V +150C +300C 装程序可能会导致阀门的损坏。防静电损伤的范围可以从微妙的性能下降完成设备故障。精密集成电路可 以更容易感染的破坏,非常小参数的变化可能导致设备不履行其发表的规格说明细看一遍。 1.5封装/订购信息表 注1 如需要更多的电流规格和封装信息请参考网址www.ti.com。 1.6引脚排列 顶视图 SOT23
    注标识文本方向显示引脚1 标识文本取决于I2C地址见订购表列出了I2C地址1001000的标识 二、电气特性 2.1电特性 所有参数在–40 至+85 VDD=5V 条件下且针对所有可编程的增益放大器除非另有说明
    注(1)满标度的99% (2)FSR=满标度量程=2 2.048/PGA=4.096V/PGA （3）包括PGA和基准的 所有误差 2.2典型特性在TA = 25 和VDD = 5V时，除非另有说明。
    三、工作原理 ADS1110 是一个全差分16 位自校准- 型模/数转换器ADS1110 设计简单极易配置用 户只需稍作努力就可获得精确的测量值。 ADS1110 由一个带有可调增益的- 模/数转换器核一个2.048V 的电压基准一个时钟振 荡器和一个I2C 接口组成以下相关章节将对各组成部分进行详细说明。
    3.1模/数转换器 ADS1110 的模/数转换器核由一个差分开关电容- 调节器和一个数字滤波器组成调节 器测量正模拟输入和负模拟输入的压差并将其与基准电压相比较在ADS1110 中基准电压为 2.048V 数字滤波器从调节器接收高速位流并输出一个代码该代码是一个与输入电压成比例 的数字。 3.2电压基准 ADS1110 含有一个2.048V 的片内电压基准该基准通常用作A/D 转换器的电压基准不 允许接外部基准ADS1110 只能采用内部电压基准而且该基准不能直接测得也不能被外部电 路使用。 片内基准的规格是ADS1110 总增益和温漂规格的一部分转换器漂移误差和增益误差的 规格反映了片内电压基准以及A/D 转换器内核的性能对片内电压基准有单独的规定。 3.3输出码计算 输出码是一个标量值除电路削波以外它与两个模拟输入端的压差成比例输出码限定在 一定数目范围内该范围取决于代表输出码所需要的位数而ADS1110 的代表输出码所需要的 位数又取决于数据速率如表1 所示。 表1 最小和最大码 对最小码的最小输出码 可编程增益放大器PGA 的增益设置以及VIN+与VIN-的正负输入 电压而言输出码可由以下表达式计算出 输出码= -1×最小码×PGA×[( VIN+) − (VIN −)]÷2.048V 在以上表达式中须重点注意使用了负的最小输出码ADS1110 输出码的格式为二进制2 的补码因此最小和最大的绝对值不同最大的n 位码是2n-1 – 1 而最小的n 位码是–1×2n-1。例如 数据速率为16SPS 且PGA = 2 时输出码的理想表达式为： 输出码=16384×2×[( VIN+) − (VIN −)]÷2.048V ADS1110 输出的所有代码右对齐并且经过符号扩展这使在数据速率码较高时仅用一个 16 位的累加器就可进行平均值的计算对不同输入电平的输出码见表2。 表2 针对不同输入信号的输出码 （1）仅为差分输入不要使ADS1110的输入电压低于-200mV 3.4自校准 前面所述的ADS1110的输出码的表达式没有包括调节器的增益和偏移误差，为对此进行 补偿ADS1110集成了自校准电路。 自校准系统连续工作并要求用户不予干涉对自校准系统不可进行调整并且也不需要调
    整自校准系统也不被关闭。 电特性表中所列的偏移和增益误差包括校准的影响。 3.5时钟振荡器 ADS1110 以片内集成时钟振荡器为特色该振荡器驱动调节器和数字滤波器的工作典型 特性图显示了在电源电压和工作温度下数据速率的变化。 ADS1110 不可能采用外部系统时钟工作。 3.6输入阻抗 ADS1110采用开关电容器输入级对外部电路而言它粗看起来像一个电阻电阻值取决于 电容器的值和电容的开关频率与调节器的频率相同电容器的值取决于可编程增益放大器 PGA的设置开关时钟由片内时钟振荡器产生因此它的频率通常为275kHz取决于电源电压和 温度。 共模和差分输入阻抗不同对于可编程增益放大器PGA 的增益而言，差分输入阻抗的典 型值为： 2.8M /PGA 共模阻抗也取决于PGA的设置详情请见电特性输入阻抗的典型值。 通常不能忽视除非输入源为低阻抗，否则ADS1110的输入阻抗会影响测量精度。对具有 高输出阻抗输入源则需要缓冲，但要记住有效的缓冲器会引入噪声偏移和增益误差，在高精 度应用中所有这些因素都应考虑到。 因为时钟振荡器的频率会随温度产生细微的漂移，所以输入阻抗也将产生漂移，对许多 应用来说，输入阻抗漂移可被忽视而且可采用以上典型阻抗值。 3.7混淆 如果输入ADS1110的频率超过数据速率的一半的话则会产生混淆，为防止混淆的产生必 须限制输入信号的带宽，一些信号本身即有带宽限制。例如一个变换率受限制的热电耦的输 出仍然包括噪声和干扰因素，这些干扰因素能像其它信号一样混入取样。 带ADS1110的数字滤波器可，在一定程度上衰减高频率的噪声，但滤波器的sinc1频率响 应不能完全替代抗混淆滤波器，对于少数应用还是需要一定的外部滤波，在这些应用中一个 简单的RC滤波器就足够了. 在设计一个输入滤波器电路时应考虑到滤波器网络和ADS1110输入阻抗之间的交互作 用。 四、ADS1110 的使用 4.1工作方式 ADS1110以下面两种方式中的一种工作:连续转换和单周期转换 在连续转换方式中,ADS1110连续地进行转换,一旦转换完成ADS1110即将结果置入输 出寄存器并立即开始另一轮转换. 在单周期转换方式中,ADS1110会等待直到转换寄存器中的ST/ DRDY位被置位为1,此 时ADS1110上电并且工作在单周期转换方式下,在转换完成之后,ADS1110将结果置入输出 寄存器中复位ST/ DRDY位为0并掉电. 当转换正在进行时写1到ST/ DRDY没有影响在从连续转换方式切换到单周期转换方式 时,ADS1110将完成当前转换复位ST/ DRD位为0并掉电.
    4.2 复位和上电 在ADS1110上电时,它自动地进行一次复位作为复位的一部分,ADS1110将配置寄存器 中的所有位置位为它们的默认设置. ADS1110对I2C的总呼叫复位命令作出响应,当ADS1110接收到总呼叫复位命令时,它即 进行一次内部复位,就像刚被上电一样. 4.3 I2C 接口 ADS1110通过一个I2C内部集成电路接口通信,I2C接口是一个2线漏极开路输出接口,支 持多个器件和主机共用一条总线.通过将I2C总线上的器件接地,只会使总线处于低电平,这 些器件不能驱动总线到高电平,故而总线要通过上拉电阻拉高,因此在没有器件使总线变低 时,总线处于高电平.这种方法可使两个器件不发生冲突,如果两个器件同时驱动,总线和驱 动器不会发生冲突. I2C总线上的通信通常发生在两个器件之间，其中一个作为主机另一个为从机，主机和 从机都能读和写，但从机只能依主机的方向工作。一些I2C器件既可作为主机又可作为从机， 但ADS1110只能作为从机. 一条I2C总线由两条线路组成，SDA线和SCL线.SDA传送数据，SCL提供时钟。所有数 据以8位为一组，通过I2C总线传送，为了在I2C总线上传送1位数据，须在SCL为低电平时驱 动SDA线至适当的电平，SDA为低则表明该位为0，为高则表明该位为1。一旦SDA线稳定下 来，SCL线被拉高然后变低，SCL线上的脉冲以时钟将SDA位一位一位地移入接收器的移位 寄存器中. I2C总线是双向的，SDA线可用来发送和接收数据。当主机从从机中读取数据时，从机 驱动数据线，当主机向从机发送数据时，主机驱动数据线。主机总是驱动时钟线。ADS1110 绝不会驱动SCL，因为它不能用作主机，在ADS1110中SCL只是一个输入端. 多数时候总线是空闲的，不发生通信而且两条线均为高电平，在产生通信时总线被激活， 只有主机才能发起一次，通信为了开始通信，主机在总线上形成一个开始条件，通常只有在 时钟线为低电平时，数据线才允许改变状态。如果在时钟线为高电平时，数据线改变了状态， 则形成一个开始条件或相反地形成一个停止条件。开始条件是当时钟线为高电平时数据线从 高到低的跳变，停止条件则是当时钟线为高电平时数据线从低到高的跳变. 在主机发送开始条件以后，它还会发送一个字节，表明它想与哪一个从机通信该字节称 作地址字节，I2C总线上的每个器件都有唯一的7位地址，以作出响应。从机也可以有10位地 址字节，详见I2C规格表。主机以地址字节发送一个地址并且还发出一位以表明是对从机读 出还是写入. 对于在I2C总线上发送的每个字节，无论是地址还是数据均以一个应答位作为响应，在 主机发送完一个字节即8位数据到从机后，它停止驱动SDA线并等待从机对该字节的应答， 从机将SDA线拉低以对该字节进行应答，然后主机发送一个时钟脉冲来对该应答位定时，类 似地当主机完成对一个字节的读取时，则将SDA线拉低以对从机作出应答，然后发送一个时 钟脉冲对该位定时. (记住主机总是激活时钟线) 在一个应答周期期间不作应答，只是保持SDA线为高电平，如果器件不在总线上并且如 果主机试图对其寻址，它不会接收到应答信号，因为该地址处没有器件将SDA线拉低，在主 机完成与从机的通信后，它会发出一个停止条件，在发出停止条件后总线再次空闲，主机也 可发出另一个开始条件，在总线处于激活状态时若发出一个开始条件，则要求一个重复的开 始条件。DS1110的I2C处理时序图如图1所示，表3列出了该图的相关参数. 图1 I2C时序图
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