16位Σ-Δ A/D转换器AD7705与微控制器的接口设计

AD7705是 AD公司新推出的16位Σ-ΔA/D转换器。器件包括由缓冲器和增益可编程放大器(PGA)组成的前端模拟调节电路，Σ-Δ调制器，可编程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的多路微小信号进行A/D转换。 AD7705是一款由Analog Devices公司设计的16位Σ-Δ型（Sigma-Delta）模数转换器（ADC），专为处理微小信号的测量而优化。这款器件适用于各种应用，如仪表测量和工业控制系统，尤其适合那些需要高分辨率但对转换速度要求不高的场合。 AD7705的内部结构包括前端模拟调节电路，由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）组成，能够接收和处理多种幅度的输入信号。PGA提供了8个可选增益，从1到128，可以根据输入信号的大小进行适配，确保信号放大到接近A/D转换器的满量程电压，从而提高转换质量。此外，该器件支持全差分模拟输入，可以接受单极性和双极性信号，范围从0～20mV至0～2.5V。 Σ-Δ调制器是AD7705的关键组件，它将模拟信号转换为调宽脉冲序列。这些脉冲通过内部的低通数字滤波器解析成16位二进制数字，滤除噪声，完成A/D转换。滤波器的性能取决于调制速率与输出更新速率的比率（N），并且AD7705使用了(sin Nx/sin x)^3滤波函数，具有良好的噪声抑制能力。噪声源主要来自半导体噪声和量化噪声，PGA的放大倍数和滤波器的截止频率选择会影响这些噪声水平，进而影响实际分辨率。 为了确保高精度，AD7705提供自校准和系统校准功能。自校准在内部完成，校准零标度和满标度，而系统校准则需要外部输入零标度和满标度电压，以校准整个系统的增益和偏移误差。 该器件的数字接口包含5个端口，如片选输入（CS）、串行时钟输入（SCLK）、数据输入（DIN）、转换数据输出（DOUT）和状态信号输出（DRDY）。通过这些接口，微控制器可以与AD7705进行通信，控制转换过程和读取转换结果。AD7705还拥有8个内部寄存器，用于配置工作模式、增益、校准方式和时钟参数等。 总结来说，AD7705是16位Σ-Δ ADC，具备高分辨率、宽动态范围和优秀的抗噪声性能，其接口设计使得它可以方便地与微控制器集成，用于处理传感器信号。通过灵活的增益设置、内置校准机制和高效数字滤波，AD7705能够在各种工业和仪表应用中实现精确的模拟信号数字化。