导航:| 2x4通道14位高速A/D转换芯片MAX125及其应用 |
| 北京建筑工程学院 龚 静 |
| 摘要：MAX125是MAXIM公司推出的一种2x4通道、14位高速、同时采样且带并行微机接口的逐次逼近型模-数转换芯片。本文介绍了该芯片的性能特点、内部结构和引脚排列，并结合其在电力系统中的应用，给出了由MAX125和TMS320F206微处理器共同构成的数据采集处理系统的硬软件设计。 |
| ---1.MAX125芯片简介 1.1概述 MAX125是MAXIM公司推出的一种高速、多通道、14位模-数转换芯片。该芯片内部带有一个14位、转换时间为3μs的逐次逼近型（SAR）模-数转换电路（ADC），4x14位的RAM，可和数字信号处理器（DSP）总线接口的三态输出器件;片内还有4个采/保（T/H），每个采/保的输入对应一个2选1模拟输入（共有8个模拟输入通道，4个一组，分为A和B两组），输出经4选1开关到A/D转换器。 MAX125具有以下基本特点：
1个通道为250ksps 2个通道为142ksps 3个通道为100ksps 4个通道为76ksps
MAX125（A/B/C）CAX0℃至+70℃ MAX125（A/B/C）EAX-40℃至+85℃
1.2MAX125的内部结构及引脚说明 MAX125的内部结构功能框图如图1所示 MAX125的引脚排列如图2所示，说明如下： CH2BCH2A：通道2的2路模拟信号输入端，后经一2选1多路转换开关输出为一路进采样/保持电路
MAX125的内部结构功能框图1 CH1BCH1A：通道1的2路模拟信号输入端,后同通道2 AVDD：+5V（±5℅）模拟供电输入端 REFIN：外部基准电压输入端/内部基准电压输出端;在2.5V基准电源上接10kΩ电阻后连于此端;为适应温度变化范围大的场合，可选择MAX6325芯片（最大温漂1ppm/℃）直接为REFIN端供给2.5V电压。 REFOUT：基准缓冲器输出端;增益为+1的内部缓冲器在REFOUT端供给2.5V电压。 AGND：模拟接地端 D13-D6：并行数据输出端（D13=MSB） DVDD：+5V（±5℅）数字供电输入端 DGND：数字接地端 D5 D4：并行数据输出端 D3/A3-D0/A0：双向的数据/地址端（D0/A0=LSB）;输入数据（A0-A3）及输出数据(D0-D13)是多路的三态双向接口，此并行I/O口很易与微处理器或DSP相接;由
的输入并强制此I/O口呈高阻状态。 CLK：时钟输入端;通常为16MHz,占空比必须为30℅至70℅，以保证信噪比SNR和动态噪声电平DNL的性能。
低，编程A0-A3，置相应的模式转换命令字，当
AVSS：-5V（±5℅）模拟供电输入端 CH4ACH4B：通道4的2路模拟信号输入端，后同通道2 CH3ACH3B：通道3的2路模拟信号输入端，后同通道2 2．MAX125在电力系统中的应用 2.1硬件设计 电力系统远动终端装置FTU是实现电力系统馈线自动化的核心设备，它应能采集线路的电压、开关经历的负荷电流和有功功率、无功功率等模拟量，并及时将上述信息发给远方自控中心，以确保电力系统的稳定运行。因此多通道、高速、同时采样的MAX125芯片特别适合这样的场合。
FTU的数据采集处理部分电路原理框图3 上图3为FTU的数据采集处理部分的电路原理框图。来自电压、电流互感器（PT、CT）的交流电压、电流信号首先经RC滤波器，再经放大器（接成射极跟随）连接到A/D转换器的输入端上，经A/D转换后，输出编码以2进制补码形式输入到TMS320F206 DSP[1]。 MAX125的工作模式可由CPU编程设定，写信号的上升沿锁存D0-D3，由此决定工作模式（见下表）并保持不变，直到重新编程。MAX125转换启动信号由高变低初始化A/D转换过程，其上升沿使片内多个采/保同时保持各自模拟输入信号。根据设定的工作模式，顺序转换各通道模拟输入，并将量化值顺序存入片内4x14位缓冲器中。当最后一个通道转换完成，给出转换完成信号，自动申请F206的
MAX125转换模式表[3] 2.2 软件编程 A/D数据采集的初始化程序部分： A/D输入口：adr.set0f730h;read adw.set0f730h;write .global _ADCHS _ADCHS.set62h mar*,ar5 larar5,#adr lacc*;读A/D以便清除系统上电引起的虚假的转换完成信号 larar5,#adw lacc#01h sacl_ADCHS sacl*;初始化MAX125的工作模式为A组2通道 splk#12499,60h out60h,prd out60h,tim splk#0c00h,60h out60h,tcr;选用F206片上定时器作为触发源,初始化定时器,设置定时时间间隔(即A/D采样周期) ldp#0 splk#003fh,ifr splk#0013h,60h out60h,icr splk#0007h,imr;开F206的中断 用于读取A/D数据的F206外部中断1服务程序(以A组2通道、B组2通道的工作模式为例)： 在C主程序中已经定义有unsignedintadsample[160]; 此数组用于存放采样数据 汇编中声明有.global_adsample _sampling: popd*+ sarar0,*+ sarar1,* larkar0,1 larar0,*0+,ar4;调用sampling()函数时的初始处理 ssxm ldp#0 larar0,#40 larar2,#adr bit_ADCHS,13 bcndchanch,TC;TC=1即D2位为1,跳转去转换B组2通道;否则D2位为0,转换A组2通道 larar4,#_adsample+72 rpt#32 dmov*- larar4,#_adsample+32 rpt#32 dmov*- CH1A: mar*+,ar2 lacl*,ar4 sacl*,2 CH2A: mar*0+,ar2 lacl*,ar4 sacl*,2 mar*0+,ar2 lacc#05h;下次中断转换B组2通道 bch_switch chanch:larar4,#_adsample+152 rpt#32 dmov*- larar4,#_adsample+112 rpt#32 dmov*- CH1B:mar*+,ar2 lacl*,ar4 sacl*,2 CH2B:mar*0+,ar2 lacl*,ar4 sacl*,2 mar*0+,ar2 lacc#01h;下次中断转换A组2通道 ch_switch:sacl_ADCHS larar2,#adw sacl*,ar1;函数返回前重新编程MAX125的转换模式 sbrk2 larar0,*- pshd* ret;函数的结束处理 3. 结束语 MAX125应用于FTU中，对于实现电力系统电压、电流等信号的实时采集,进而完成监控和各项保护功能起到了重要的作用。不仅如此，MAX125还广泛应用于多相电机控制、功率因数监控、电网同步分析、数字信号处理等领域。 参考文献： 1.李刚林凌叶文宇编著TMS320F206 DSP结构、原理及应用北京航空航天大学出版社2002年 2.孙涵芳INTEL 16位单片机北京航空航天大学出版社 3.MAXIM公司产品手册2000年 |
、
和
三端的信号来控制此I/O口的读写操作;当
为高时，它不使能
和
MAX125的引脚排列图2
：片选信号输入端
：写状态输入端;当
和
为
或
上升沿时，则所设命令字写入MAX125，从而完成转换模式设定（注：通电MAX125的缺省转换模式为A组单通道模式）。
：读状态输入端;根据转换模式，需要转换N个通道，则需且仅需N个
脉冲（1≤N≤4）。
：转换启动信号输入端;其上升沿使各个T/H保持其模拟输入值。
：中断信号输出端;下降沿
变为低表示所有通道转换完成。
中断，通知CPU读A/D数据，CPU顺序读出各通道的A/D数据，第一个读信号下降沿清除转换完成信号，自动撤消
中断[2]。