АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных

АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных. В АЦП последовательного приближения, оснащенных простейшей цифровой частью, таких как 12-битный МАХ176 или 14-битный МАХ121 выходная величина может быть считана в виде последовательного кода прямо с компаратора или регистра последовательного приближения (РПН), как это указано в п. 4.1. На рис. 21 представлена функциональная схема такого интерфейса (а) и временные диаграммы его работы (б).

Рис.21 Самый последовательный интерфейс

Здесь приведена схема, реализующая SPI-интерфейс. Процессор является ведущим (master). Он инициирует начало процесса преобразования подачей среза на вход "Пуск" АЦП. С тактового выхода процессора на синхровхид АЦП поступает последовательность тактовых импульсов. Начиная со второго такта после пуска на выходе данных АЦП формируется последовательный код выходного слова старшими битами вперед. Этот сигнал поступает на MISO (master - input, slave - output) вход процессора.

Простейший интерфейс обеспечивает наименьшее время цикла "преобразование - передача данных". Однако он обладает двумя существенными недостатками. Во-первых, переключение выходных каскадов АЦП во время преобразования привносит импульсную помеху в аналоговую часть преобразователя, что вызывает уменьшение соотношения сигнал / шум (например, для АЦП AD7893 среднеквадратическое значение шума при передаче данных при преобразовании почти в три раза больше, чем при считывании данных после преобразования). Во-вторых, если АЦП имеет большое время преобразования, то процессор будет занят приемом информации от него существенную часть вычислительного цикла. По этим причинам современные модели АЦП с последовательной передачей выходных данных оснащаются выходным регистром сдвига, в который загружается результат преобразования из РПН. Временные диаграммы такого интерфейса приведены на рис. 22.

Рис.22 Последовательный интерфейс с передачей данных по окончании преобразования

По задним фронтом сигнала "Пуск" ПВХ переходит в режим сохранения и начинается преобразования. При этом на соответствующем выводе АЦП выставляется сигнал "Занят". По окончании преобразования начинается передача данных. Процессор подает на синхровхид АЦП последовательность синхроимпульсов CLK. Если 8 <N <= 16, то количество синхроимпульсов обычно составляет 16. При N <16 вначале вместо отсутствующих старших битов передаются нули, а затем исходное слово старшими битами вперед. До и после передачи данных выходная линия АЦП находится в високоимпедансному состоянии

Увеличение длительности цикла "преобразование - передача данных" по сравнению с простейшим интерфейсом обычно не является несущественным, так как синхроимпульсов могут иметь большую частоту. Например, для 12-разрядного АЦП последовательного п риближения AD7896 минимальный диапазон между отсчетом составляет 10 мкс. Из них последовательное чтение данных занимает только 1,6 мкс. при частоте синхросигнала 10 МГц.