同步采样A／D转换器AD7262原理及应用

AD7262主要通信方式为SPI四线式。由于AD7262无法控制何时通信，故只能工作在从模式下。主控制器LPC2378的P0．15提供通讯时钟信号SCLK。CS为片选输入。DOUTA或DOUTB为SPI的数据输出端。SPI的数据输入端为PD0／DIN。电路设计时，通过LPC2378向AD7262内部写入相关数据来实现各类动态配置。图3和图4为串行接口读写时序图。串行时钟SCLK提供转换时钟及AD7262转换后传输信息的控制。对于片内2个A／D转换器，AD7262有相应的2个输出引脚。数据从AD7262的DOUTA和DOUTB读取。用户可选用其中一个输出数据。

在CS下降沿，跟踪保持器处于保持模式。此时，采样、转
换同时被初始化模拟输入。这需要至少19个SCLK周期。第19个SCLK的下降沿到来时，AD7262恢复至跟踪模式，并设置DOUTA、DOUTB为使能。数据流由12位组成，MSB在前。转换结果MSB在SCLK第19个周期的下降沿由微控制器在第20个时钟SCLK的下降沿或上升沿读取。上升沿还是下降沿取决于所使用的SCLK的频率。如SCLK最大频率为40 MHz时，其读取数据时间是23 ns，则导致2 ns的建立时间。而这2 ns的建立时间无法与微控制器匹配。在这种情况下，就需要在时钟SCLK的上升沿开始读数据。这样，转换结果的MSB位在第19个SCLK下降沿，延迟15 ns，并在第20个周期SCLK的上升沿才被读出。依此类推，至第30个SCLK下降沿A／D转换器输出LSB，在第31个SCLK上升沿读出。反之，如果SCLK为32 MHz时，则下降沿读数据。在设计中SPI的通信时钟频率(LPC2378的P0.15)小于32 MHz，所以在时钟的下降沿由LPC2378读写数据。为提高系统的精度和稳定性，可加入一定阻值的耦合电容。
3．2 软件设计
AD7262内含6个寄存器，分别是A／D转换器的结果寄存器、控制寄存器、A／D转换器A和B的内部失调寄存器、A／D转换器A和B通道的外部增益寄存器。控制寄存器共有12位，其中，RD3～RD0是寄存器选择位。
由于LPC2378和AD7262都兼容SPI接口，两者的编程只需按照时序图进行即可。此外LPC2378还有许多其他类型接口，所以便于实现网络化,详细流程参见图5。

软件设计中需要注意：CAL引脚在CS为低电平前必须至少保持2μs高电平以确保第一个转换周期中校准的准确性。如果在这段时间内，CAL出现低电平，将导致校准结果不准确。但如果继续为高电平，下一个校准转换则是准确的。另外在A／D转换过程中，CAL若出现高电平，转换结果也将不正确。AD7262的校准是在测量过程中，A／D转换前进行的。在测量过程中先校准再采样保持。与编程写寄存器，在时序上要分开。此外使用SPI接口，只有硬件复位是不够的，还要使用软件复位以保证读写数据的正确性。实际应用中，要将数字和模拟部分地线隔离。整个软件部分采用串口读写寄存器完成。

4 结束语
与其他A／D转换器相比，AD7262除了转换速度快、接口简单、低功耗、控制功能较强的特点外，还具有内嵌PGA、自动校准、同步采样等特点，适合于不同信号强度级别的多种电极传感器的信号检测、控制和电机控制系统。目前，该系统已成功应用于物理勘探电法实验仪器中，实现A-B和M-N的电极同步电压测量，效果较好。