16位∑－δ模数转换器ad7705及其校准陈勇钢，吴伯农
（北京工业大学 机电工程学院 北京100041）1 ad7705简介
ad7705是ad公司推出的16位∑－δ（电荷平衡式）a/d转换器。他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、∑－δ调制器及可编程数字滤波器等，能直接对来自传感器的微弱信号进行a/d转换。此外他还具有高分辨率、宽动态范围、自校准，低功耗及优良的抗噪声性能，因此非常适用于仪表测量和工业控制等领域。
1.1 基本特性
ad7705的基本特性为：16位无丢失代码；0.003％的非线性度；pga可选择1，2，4，8，16，32，64，128；8种增益；输出数据更新速率可编程；具有自校准和系统校准功能，三线串行接口，可缓冲模拟输入；低功耗。
1.2 引脚功能
ad7705的引脚排列如图1所示，各引脚的功能说明如下：
sclk：串行时钟输入。
mclk in：主时钟输入。时钟频率为500khz－5mhz。
mclk out：主时钟输出。
cs反：片选，低电平有效。
reset反：复位。该端口为低电平时，可以将控制逻辑、接口逻辑、校准系数以及数字滤波器等复位为上电状态；
ain2（＋）、ain2（－）：分别为差分模拟输入通道2的正、负输入端。
ain1（＋）、ain1（－）：分别为差分输入通道1得正、负输入端。
ref in（＋）、ref in（－）：分别为参考电压的正、负端。为了确保元件的正常工作，ref in（＋）端口的输入信号必须大于ref in（－）端的输入。
drdy反：逻辑输出。低电平表示可以读取新的数据转换；高电平时不可读取数据。

idn，dout：分别为串行数据输入和输出端。

1.3 片内寄存器

ad7705共有8个片内寄存器，他们是通信寄存器、设置寄存器、时钟寄存器、数据寄存器以及几个测试和校准寄存器。这些寄存器的任何操作都必须先写通信寄存器，然后才能对其他寄存器进行操作。

（1）通信寄存器

通信寄存器是一个8位读/写寄存器，写入通信寄存器的数据决定下一次读/写操作在哪一个寄存器上进行，完成对所选寄存器的读/写操作后，该端口等待下一次写操作，这也是通信寄存器的缺省状态，如果在din为高电平时，写操作持续的时间足够长（至少32个串行时钟周期），那么ad7705将返回该缺省状态。

通信寄存器中的rs2，rs1，rs0为寄存器选择位，他们决定对哪一个寄存器进行读/写操作，常用的寄存器主要有通信寄存器（rs2rs1rs0＝000）、设置寄存器（rs2rs1rs0＝001）、时钟寄存器（rs2rs1rs0＝010）以及数据寄存器（rs2rs1rs0＝011）。r/w反为读写选择位。该位确定对选定寄存器进行读还是写操作，"0"表示写操作，"1"表示读操作。ch1，ch0为通道选择位，00选择通道1，01选择通道2。

（2）设置寄存器

设置寄存器是一个8位读/写寄存器，其中md1，md0为工作模式选择位，md1md0＝00，01，10，11分别对应正常工作模式，自校准、零标度系统校准以及满标度系统校准。g2，g1，g0为增益选择位，g2g1g0＝000－111分别对应1，2，4，8，16，32，64，128八种增益。

（3）时钟寄存器

时钟寄存器是一个8位读/写寄存器。其中clk为时钟位。如果器件的主时钟频率为2.457 6mhz（clkdiv＝0）或4.915 2mhz（clkdiv＝1），该位置"1"，如果主时钟频率为1mhz（clkdiv＝0）或者2mhz（clkdiv＝1），该位置"0"，此外clk还与fs1和fs0共同选择器件的输出更新速率。

（4）数据寄存器

数据寄存器是一个16位只读寄存器，他用来存放ad7705的最新转换结果。这里要注意：当对ad7705进行写操作时，ad7705期望msb（最高有效位）在前，但微控制器（如8051系列）首先输出lsb（最低有效位），因此必须对数据进行倒序。不过同时还要注意：数据寄存器虽然是一个16位寄存器，但他由2个8位存贮单元组成，因此必须分成2个8位分别进行倒序。进行读操作时同样如此。
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