用USB捕获16位电压测量数据的采集系统

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USB已经成为连接PC的接口选择。所有现代PC上都有USB接口，它提供标准化的连接器，可以为外设提供5V电源，以及最多达100mA的电流。图 1 中的电路组合了Maxim公司(www.maxim-ic.com)的一片低功耗16位ADC MAX1168，与一个小型USB接口模块，构成一个简单的八通道、16位测量系统。MAX1168有八个输入通道、一个SPI（串行外设接口）端口、一个4.096V基准电压，以及一个时钟振荡器。MAX1168工作在5V电压下，可以转换为单个通道、在一个通道上完成多次转换，或者顺序扫描多个通道，并在片上存储测量的数据。

　　USBmicro公司(www.usbmicro.com)的U421 USB 接口模块基于Cypress(www.cypress.com)的CY7C63743控制器，提供多至16 I/O线以及一个将某些I/O线用作 SPI 端口的选项，可选时钟速率62.5 kHz、500 kHz、1 MHz或2 MHz。U421上的硬件可以访问 SPI 读写设备，器件的通用I/O线可以作为从选择线，应付多种SPI设备。一个I/O线用于控制MAX1168的片选输入。当与HID（人/机接口设备）一起使用时，U421 USB控制器能够以高达800字节/秒的速度传输数据。USB端口增加了降低噪声的滤波功能，并能为电路提供5V电源。

　　MAX1168的采样保持电路必须采集输入电压，并在3ms时间内为其45 pF的保持电容器充电，因而需要一个快速放大器来减小采集误差。MAX4230现有双芯和四芯版，提供10 MHz带宽、2V/ms转换速率、满摆幅的输入与输出，以及在5V 电压或低至2.7V电压下运行的能力。MAX4230的偏置电流典型值为50 pA，可以在不影响精度情况下有相当高的输入阻抗。

　　为提供过压保护以及输入电压定标功能，每个缓冲放大器的输入端都有一个100kΩ精密匹配的电阻分压器。本应用使用了Maxim公司的 MAX5490VA10000 10:1分压器，它提供1/11的定标因数，可以在687.5mV分辨率下达到45V的最高可读输入。

　　评估软件用微软(Microsoft) Visual Basic.Net标准版，该软件通过USBm.dll（动态链接库）文件为 U421提供指令。演示程序设置MAX1168扫描所有八个通道，并显示结果。当运行程序时，可以用VB(Visual Basic) 方式设置输入分压器的基准电压、选择扫描时间，以及启用八个输入通道中的任意一个作屏幕显示（图2）。