MAXl320型A／D转换器及其在微机保护中的应用

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MAXl320型A／D转换器及其在微机保护中的应用


1 概述
    随着芯片制造工艺的不断发展及用户对数据实时性要求的不断提高。同时采样A／D转换器在实时性方面的巨大优势使其应用越来越广泛。MAXl320是Maxim公司最新推出的并行14位8通道同时采样器．其基本特征和参数如下：
    ●速度高，转换8通道的时间可达3．8μs，每通道的吞吐量达到250kps；
    ●模拟供电电压+4．75V一+5．25V。数字供电电压+2．7V~+5．25V，无需电平转换便可以直接与绝大多数的处理器直接相连；
    ●电压转换范围为+5V；
    ●16．6MHz的14位双向并行接口可与高速CPU直接相连；
    ●无需校准；
    ●双极性输入，无需负电源，提供+16．5V过压保护；
    ●先进，先出（FIFO)功能，减少接口开销，并可在转换结束或转换之间读取转换结果；
    ●典型模拟电流输入为．46mA．最大数字电流输入为1．6mA．典型输入阻抗8．66kΩ；
    ●动态特性：SFDR=90dBc．SINAD=76．5dB，直流精度为±2LSB INL，±ILSBDNL；
    ●7rmnx7mm，48引脚TQFP封装；
    ●可工作在扩展级温度范围(一40°~+85℃)。
2 内部结构及引脚功能
    MAXl320内部集成了带宽为IOMHz的S／H、+2．5V参考电压、内部时钟、8x14位SRAM以及选通采样通道的配置寄存器
等。MAXl320内部结构如图1所示。

    其中配置寄存器的设置如下：数据位DO—D7依次对应于模拟输人通道CHO—CH7．向其位写1选择相应通道，写O则关闭该通道。配置寄存器需同ALLON引脚一起决定通道是否选通。

    引脚功能说明：
    AVDD：模拟电源输入引脚。接+4．75V一+5．25V模拟电源；
    AGND：模拟地；
    CH0一CH7：模拟量输入通道CH0一CH7；
    MSV：中值电压旁路；
    INTCLK／EXTCLK：时钟模式选择输入。该引脚接AVm选择内部时钟，接AGND选择外部时钟输入；
    REFMS：中值基准旁路或输入。应用时需将REFMS与REF连接。若采用内部基准．用一个不低于0．01μF。的电容将REFMS／REF节点旁路到AG-ND；若采用外部基准，用+2V一+3V的外部电压驱动REFMS／REF节点：
    REF+：正基准旁路。应用时用一个0．1μF电容将REF+旁路到AGND，同时用一个2．2μF。电容和一个O．1μF电容将REF+旁路到：REF-；
    REF一：负基准旁路；应用时用一个0．1μF电容将。REF-旁路至AGND。同时用一个2．2μF电路和一个0．1μF电容将REF一旁路到REF+；
    DO—D13：14位并行数据总线；
    DVDD：数字电源输入引脚；
    DGND：数字地；
    EOC：转换结束输出。低电平表明一次转换结束。在下一个CLK(上升沿或CONVST下降沿时变回高电平；
    EOLC：最后转换结束输出。低电平表明最后一个通道的转换结束。当CONVST跳变到低电平为下一次转换时序做准备时，EOLC跳变到高电平；
    CLK：外部时钟输入引脚；
    SHDN：掉电输入引脚。该引脚为低电平选择正常模式，为高电平选择掉电模式。器件进入低功耗状态；
    ALLON：通道使能输入。该引脚接高电平使能所有的输入通道(12H0一CH7)，接低电平则只有被选中的通道才进行A／D转换；
    CS：片选输入，低电平选通电路；
    RD：读选通．将RD置为低电平将启动一次并行数据总线的读操作；
    WR：写选通。将WR置为低电平将启动一次写操作，主要是对配置寄存器的操作；
    CONVST：启动转换输入引脚。CONVST为高电平时将启动转换过程。模拟输入在CONVST的上升沿采样。

3 MAXl320典型连接
    MAXl320的典型连接如图2所示．其中DVm引脚可接至+2．7V~+5．25V的数字电压。值得注意的事。为了提高A／D转换的精度。最好将数字地和模拟地分开走线．然后用零欧姆电阻或磁珠在一点相连。

4 在微机保护中的应用
    在电力系统微机保护中．对各种模拟量的实时性要求很高．而MAX1320的同时采样和高速转换功能很好的解决了这个问题。在笔者参与设计的一套基于DSP的微机保护装置中．采用两片MAXl320采集16路电压电流信号．不但大大简化了采样部分软硬件设计的工作量。而且很好的解决了各种模拟量的速度和精度问题．从而使该套微机保护装置的整体性能得到极大的提高。

    在硬件设计方面，DSP采用TI公司的TMS320LF2407A，通过地址线A14、A15和DSP的外部I／O空间选通引脚IS译码选通MAXl320。DSP的IOPBl和IOPB2接两片MAX1320的CONVST引脚来启动A／D转换(可以选择8路或16路同时采样)，MAXl320的EOLC引脚接DSP的IOPB3和IOPB4．通过查询这两个引脚来判断A／D转换是否完成。图3是MAXl320应用于微机保护系统采样部分的结构框图。