AD7656性能概述
AD7656具有最大4 LSBS INL和每通道達250kSPS的采樣率,并且在片內包含一個2.5V內部基準電壓源和基準緩沖器。該器件僅有典型值160mW的功耗,比最接近的同類雙極性輸入ADC的功耗降低了60% 。
AD7656包含一個低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T/H),以便處理輸入頻率高達8MHz的信號。該AD7656還具有高速并行和串行接口,可以與微處理器(mcu)或數字信號處理器(DSP)連接。AD7656在串行接口方式下,能提供一個菊花鏈連接方式,以便把多個ADC連接到一個串行接口上。
AD7656采用具有ADI專利技術的iCMOS(工業CMOS)工藝。iCMOS 工藝是一種高壓半導體工藝與亞微米CMOS(互補金屬氧化物半導體)和互補雙極型工藝相結合的制造上藝。它能開發出承受30V電源電壓的多種高性能模擬IC,并且其小封裝尺寸是任何其他同類高電壓IC都未曾達到的。與使用傳統CMOS工藝的模擬IC不同,iCMOS器件能承受高電源電壓,同時提高性能、顯著降低功耗和縮小封裝尺寸。AD7656是使用該種工藝設計制造的產品,所以非常適合在繼電保護、電機控制等工業領域使用。
AD7656特性
6個獨立16位ADC
6個真雙極性模擬輸入
引腳/軟件可選范圍:±10V、±5V
高吞吐量:每通道250kSPS
額定電壓(AVcc):4.75V至5.25V
低功耗:160mW(250kSPS,5V電源)
寬輸入帶寬:86dB信噪比(SNR)(輸入頻率50kHz時)
片內基準電壓及緩沖
并行和串行接口
高速串行接口:SPI/QSPI/μWire/DSP兼容
無流水線延遲
待機模式:最大5μA
ad7656內部框圖

AD7656工作原理
AD7656足具有獨立的六通道逐次逼近型(SAR)的模數轉換器,轉換處理和數據的精度是通過CONVST信號和一個內部晶振控制的。3個CONVST管腳允許3路ADC對獨立同步采樣。當3個CONVST管腳連接到一起時,就可以進行6個通道的同步采樣。 AD7656具有高速的并行和串行接口,允許其與Microprocessors和DSP進行接口。當使用串行接口模式時,AD7656具有的菊花鏈特性允許多個ADC和一個串行接口連接。由于在電力繼電保護產品中以并行接口連接設計為主,所以下面將以并行接口的連接方式介紹其工作原理。
AD7656在并行接口方式下的工作時序圖
首先,通過MCU或DSP控制CONVST管腳啟動轉換,并保持該信號為高電平。AD7656啟動轉換信號后會自動輸出BUSY信號,BUSY信號下降沿時,代表轉換已經全部完成。
此時,AD7656內部的6個寄存器中已經保存了轉換的數據,然后通過控制片選CS和讀RD信號依次順序讀出6個通道AD轉換值。 讀出AD轉換值后,改變CONVST為低電平信號。注意在設計時,一定要保證AD轉換過程中CONVST管腳保持高電平。
AD7656引腳圖及功能






ad7656絕對最大值

ad7656外形尺寸

ad7656訂購指南

四款ad7656應用電路
應用電路一:
圖4所示是AD7656在并行接口狀態下的外圍電路連接。其中的DVcc和AVcc分別是數字電壓端和模擬電壓端,它們在接入前要經過1個去耦電路,如圖4所示,每個供電電壓輸入引腳都要連接1個去耦電路,該電路由1只10μF和1只100nF的電容器組成。VDD、Vss和VDRIVE同樣要連接去耦電路。
AD7656的輸出接到FPGA中進行數字信號的濾波處理,然后再送入數字信號處理器(DSP)進行處理。用FPGA控制引腳CONVSTA/B/C、 RD和CS的狀態,可以用編程的方法或硬件連接的方式來實現。系統中的FPGA是ALTERA公司的EP1K30,DSP選用ADI公司的TS101S。此系統的外圍電路比較簡單,比較容易實現,具有真正的高速、高性能數字信號采集功能。
應用電路二:
電能質量測控系統采用16位高功能、低功耗的DSP芯片TMS320vc5402作為CPU,具有先進的多總線結構,40位AIU,數據/程序尋址空間1M*16bit,內置4K*16bitP/DROM和16K*16bitDARAM,工作頻率可達到IOOMIPS。該處理器是整個監測系統的控制核心,主要完成系統的通訊接口,負責系統中各個電路的協調管理以及計算結果的預處理。其特點是任務多,各個任務之間的協調較為復雜。DSP芯片接收數據采集系統送來的數字信號,并對其進行分析和計算,以實現各種算法,完成電壓、電流、功率、功率因數、頻率及各項電能指標的計算和分析。同時通過開關量輸入輸出通道實現各種控制模式。系統擴展高精度CPID實現對外圍各種設備的控制;擴展1片AM28F010作為外部程序存儲器和數據存儲器;與上位機通訊采用RS一485協議,為此內部集成一個通用的UART和全功能收發器MAX3140。
電能質量監測需要對電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等基本參數進行實時監測,并對電力系統的諧波、三相電壓不平衡度、電壓閃變等指標進行分析。為了保證實時性,系統采用2片高速6通道同時轉換的A/D轉換器AD7656,同步采集三相電壓信號和電流信號,簡化了系統的硬件設計和軟件程序設計,為DSP及時準確地完成繁多的系統任務和復雜的算法奠定了基礎。A/D轉換模塊中,A/D采集要求DSP在接受到指示A/D轉換已完成的信號后從A/D中讀取轉換結果,因此需要建立兩個硬件中斷,一個是A/D中斷請求,BUSY引腳變低指示所有轉換已完成,通知DSP可從片內的寄存器讀轉換結果;另一個是DSP接收A/D數據中斷,如CS和RD低脈沖即為DSP從AD7656中讀轉換結果,在RD的上升沿將數據讀入DSP,建立兩個與硬件中斷相對應的軟件中斷SWI,建立配置A/D屬性的任務。系統的硬件結構框圖如圖3。
應用電路三:
如圖6所示為AD7656級聯電路圖,鎖相環的輸出信號PLL-CONVST控制兩塊AD7656的21、22、23管腳,同時啟動12路采集;CPU作為主機為AD7656的11管腳(AD—SCLK)提供時鐘信號。CPU從圖6(a)的管腳7(DATA—OUTA)通過SPI讀取數據;圖6(a)的12管腳與圖6(b)的管腳7連接,實現兩塊AD7656的級聯;通過判斷AD7656的18管腳(AD—BUSY)來提醒CPU讀取轉換數據。
應用電路四:
采用2片AD7656-1配置成菊花鏈,可實現12通道同時采樣,數據通過DOUTA[]輸出,S3C2410A用同步串行接[10(SPIO)接收數據,如圖4所示。S3C2410A的GPEII弓|腳實現片上同步串行接[1SPIO的MISO功能,GPEI3(SCK)3|腳實現SPIO接C的同步時鐘輸出,GPFO弓|腳配置為中斷EINTO輸入并與AD7656-1(1)的BUSY腳相連;GPBO設置為PWM輸出,GPG9弓|腳沒置為通用輸出口,分別作為AD7656-1(1)和AD7656-1(2)的CONVST和CS的控制信號輸入。AD7656-1連接外圍電路時,必須對關鍵弓|腳進行必要的設置:AD7656-1(1)、AD7656-1(2)的DVCC、AVCC、VDRIVE、REFIN/OUT和VSS|腳須并聯一個1uF的去耦電容;為了與S3C2410A的3.3V的接[匹配,VDRIVE接+3V電源;STBY接VDRIVE,選擇正常模式;RANGE接地表示選擇輸入范圍士10V;H/s接數字地選擇為硬件配置;SER/PAR接VDRIVE,RD接數字地,選擇為串行模式。AD7656-1(1)的DCEN接VDRIVE,配置為菊花鏈模式,且SELA接VDRIVE,SELB、C,DCINA、B、C接數字地;AD7656-1(2)的DCEN接數字地,配置為排菊花鏈模式,且SELA接VDRIVE,SELB、C,DCINB、C接數字地。具體配置如圖所示。
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