AD7714在壓力測量中的應(yīng)用

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　　一、引 言
　　壓力傳感器輸出一般是毫伏級的微弱信號傳統(tǒng)的測量方法是在A/D轉(zhuǎn)換之前增加一級高精度的測量放大器因而系統(tǒng)較為復(fù)雜。AD7714是美國Analog Devices公司（AD）推出的24-Bit (-( ADC家族AD771X系列中的新品適用于低頻、高精度工業(yè)級轉(zhuǎn)換。該器件具有完整的模擬前端，可以直接測量傳感器輸出的直流微弱信號，轉(zhuǎn)換精度達到24位無誤碼。采用三線串行口與微控制器或DSP系統(tǒng)聯(lián)接通過軟件編程可以對增益、信號極性、輸入通道作出設(shè)置。該芯片具有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和背景校準(zhǔn)功能可以消除零點誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響。該器件適用于便攜式工業(yè)儀表便攜式重量計循環(huán)供電系統(tǒng)和壓力傳感器。

　　二、主要特性
　　*24位無誤碼 0.0015%非線性度
　　*3個完全差分輸入或5個準(zhǔn)差分輸入端口 增益1~128
　　*3V或5V工作電壓
　　*低噪聲（<150nVrms）
　　*低電流（350μA）待機（5μA） 低通濾液器具有可編程截止頻率功能
　　*具有讀寫校準(zhǔn)系數(shù)能力
　　AD7714的功能框圖如圖1所示。

　　DIP/SOIC封裝的AD7714具有24個引腳，便攜式測振儀分述如下：（1）SCLK外部串行時鐘輸入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主時鐘信號端；（4）POL時鐘極性控制端；（5）同步控制端；（6）RESET復(fù)位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分別為AIN1～AIN6模擬信號輸入端；（11）待機控制端；（12）A；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）端；（20）端；（21）DOUT數(shù)據(jù)輸出端；（22）DIN數(shù)據(jù)輸入端；（23）D；（24）DGND。

　　三、壓力測量的典型應(yīng)用
　　AD7714只需要極少的外部元件便可以構(gòu)成一個高精度的測量儀表利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各種微處理器聯(lián)接。本文根據(jù)筆者的實際應(yīng)用介紹AD7714與最常用的80C31聯(lián)接組成一個壓力測量系統(tǒng)。具體電路見圖2。

  

　　圖中可以看出AD7714除了晶振和微調(diào)電容以外幾乎無需其他元件。參考電壓由電橋激勵電源通過分壓電阻R1、R2提供、可以消除因激勵電壓變化引起的測量誤差。
　　AD7714工作電源有模擬電源(AVDD)和數(shù)字電源(DVDD)之分不需要特定的加電順序可以先加AVDD或DVDD電源。需要注意在REFIN、AIN和其他邏輯輸入引腳加入信號之前、應(yīng)給AD7714電源接通以免發(fā)生閉鎖(Latch-up)。
　　安裝AD7714的印刷線路板應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分隔開限制在特定的區(qū)域內(nèi)。AGND和DGND應(yīng)當(dāng)一點連接為星形接地點盡量靠近AD7714的位置。另外應(yīng)將模擬地布置在器件的下面而不要將數(shù)字地布置在下面地線和電源線盡可能粗些。

　　四、編程要點
　　AD7714具有八個片內(nèi)寄存器通過對片內(nèi)寄存器的編程可以實現(xiàn)通道選擇、增益選擇、濾波頻率選擇、轉(zhuǎn)換周期選擇、自動校準(zhǔn)和AD轉(zhuǎn)換等功能。對AD7714的任何一種操作必須首先對通信寄存器寫入相應(yīng)代碼然后才能對其他寄存器讀寫。
　　AD7714的大多數(shù)寄存器是8位寄存器只有數(shù)據(jù)寄存器、零點校準(zhǔn)寄存器和滿量程校準(zhǔn)寄存器是16位或24位寄存器。對于8xC51或68HC11等8位微處理器來說16位或24位寄存器數(shù)據(jù)需要分2個字節(jié)或3個字節(jié)進行讀寫操作。
　　圖3示出一個AD7714自校準(zhǔn)操作的程序流程圖。
　　因篇幅有限有關(guān)AD7714的各種工作模式、校準(zhǔn)操作等未能詳細介紹請參閱Analog Devices 公司的AD7714數(shù)據(jù)手冊。