ADS1282及其在单通道地震数据采集单元中的应用

ADS1282是高精度模数转换器，要获得最佳性能在PCB设计时应将微控制器、振荡器等噪声较大的数字元件与转换器、模拟前端分开放置，将数字元件放置在靠近电源输入侧以保持尽可能短的数字电流路径，并与敏感的模拟元件分离。箝位二极管用于保护ADS1282的输入信号瞬时超载，当输入信号电平可能超出内部ESD二极管的额定值时该箝位二极管可对输入提供保护。
REF5025为ADS1282提供基准电压，该基准输出通过R5、C7滤波，电容C8为基准输入信号提供高频旁路功能，应将C8放置在靠近ADS1282的引脚端。R3、R4与内部300 Ω电阻形成分压电路为ADS1282提供失调电压，该失调可从通带中除去低电平无用分量，注意该失调与PGA的设置是独立的，该失调电阻同样导致小的附加增益误差。为了保持良好的共模抑制特性，R3、R4匹配精度应达到0．1％，且布线时直接连接到基准输入端。
电容C4用于滤除PGA输出的瞬时干扰信号，该干扰信号是由于调制器采样引起的，该电容同样对输入信号形成一个低通滤波器，具有25 kHz的截频。

3 数据输出接口电路
ADS1282通过串行接口读出转换的数据并访问设置寄存器，ADS1282以二进制补码的格式提供32位转换数据，其中最高位是符号位，‘0’表示是正数，‘1’表示是负数。
ADS1282的串行接口是3线制SPI接口，它包括3个基本信号：SCLK、DIN及DOUT。当转换数据准备好用于回读时，可利用信号作为判断标志，为输出信号，当其变为低电平时表示新的转换数据已准备好。
数据在SCLK的上升沿移入DIN，而在SCLK的下降沿移出DOUT，若SCLK保持为低电平达64个周期，则数据传输或命令输入将终止且SPI接口复位，下一个SCLK脉冲将启动一个新的通信周期。当传输中断或SCLK意外失效时可利用这一间歇特性恢复接口，当SCLK无效时需保持低电平。
图5为MSP430F123与ADS1282的数据传输及控制接口电路，图中R1～R2取值为47 Ω，为了去除数字信号带来的于扰，在布线时这些电阻应放置在发出信号的一侧，例如信号是微处理器发出的，R1应放置在靠近MSP430F123的引脚附近，而DOUT信号是由ADS1282发出的，则R4应靠近DOUT引脚放置。

4 结束语
ADS1282是高集成度的模／数转换器，利用其片上提供的多路选择器、可编程增益放大器、数字滤波器及增益、失调校准引擎，不仅可简化采集系统的电路设计、降低功耗，同时可提高系统的稳定性，是高精度数据采集系统的理想选择。但ADS1282是基于△-∑技术的模／数转换器，存在较长的数据建立时间及通道延迟，只适合单通道、单A／D数据采集的应用，要获得理想的采集精度，需对其内部的滤波器和校准寄存器进行正确设置，同时需在辅助电路、印刷电路板(PCB)设计时注意以下几点：
1)在PCB设计时应将微控制器、振荡器等噪声较大的数字元件与转换器、模拟前端分开放置，将数字元件放置在靠近电源输入侧以保持尽可能短的数字电流路径，并与敏感的模拟元件分离。
2)将模拟电源与数字电源分开供电，布线时模拟地AGND和数字地DGND仅在一点处连接。
3)为避免数字输入时产生的纹波，在布线时可串接50 Ω左右的小电阻，并将电阻放置在信号源端(驱动端)，未使用的数字输入端不能悬空，需将它们接DVDD或GND。
4)如果模拟输入信号存在较大的环境噪声，需在模拟输入前端加滤波电路。