基于I2C總線的ADS1100型16位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
ADS1100是采用2.7V～5.5V單電源供電的連續(xù)自校準(zhǔn)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。它具有分辨率、接口簡(jiǎn)單、比例放大、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。ADS1100采用電源電壓為基準(zhǔn)電壓,可按比例進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,同時(shí)帶有差分輸入且具有高達(dá)16位的分辨率。
ADS1100每秒可采樣8、16、32或128次以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并提供I2C端口與外部通信。片內(nèi)可編程增益放大器（PGA）能提供高達(dá)8倍的增益,允許對(duì)小信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。ADS1100有二種工作方式：?jiǎn)沃芷谵D(zhuǎn)換方式和連續(xù)周期轉(zhuǎn)換方式。在單周期轉(zhuǎn)換方式中,ADS1100進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換后將自動(dòng)掉電以減少電流消耗。
ADS1100的主要特點(diǎn)如下：
·16位無(wú)漏碼;
·可連續(xù)自校準(zhǔn);
·帶有可編程增益放大器（增益=1、2、4或8）;
·可編程數(shù)據(jù)速率為8s/s～128s/s;
·帶有I2C端口;
·電源電壓范圍為2.7V～5.5V;
·低電流消耗（90μA）。
1 引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
1．1 引腳功能
ADS1100的引腳排列如圖1所示,采用小型SOT23-6封裝,各引腳的功能如下所述。
引腳1（VIN+）：差分信號(hào)正輸入端;
引腳2（GND）：地線;
引腳3（SCL）：串行時(shí)鐘輸入端;
引腳4（SDA）：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端;
引腳5（VDD）：+5V電壓輸入端;
引腳6（VIN-）：差分信號(hào)負(fù)輸入端。
1．2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
ADS1100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。由圖可知,ADS1100由一個(gè)帶有可調(diào)增益的Δ-∑模/數(shù)轉(zhuǎn)換器核、一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器一個(gè)I2C接口組成。ADS1100的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器核由差分開(kāi)關(guān)電容Δ-∑調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器組成。調(diào)節(jié)器用來(lái)測(cè)量正模擬輸入和負(fù)模擬輸入的壓差,并將其與基準(zhǔn)電壓相比較。數(shù)字濾波器從調(diào)節(jié)器接收高速位流。并輸出一個(gè)代碼。該代碼是一個(gè)與輸入電壓成比例的數(shù)字�？紤]到調(diào)節(jié)器的增益和偏移誤差的影響,ADS1100內(nèi)部集成了自校準(zhǔn)電路,以進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。
2 ADS1100的內(nèi)部寄存器
ADS1100內(nèi)有二個(gè)寄存器：輸出寄存器和匹配寄存器,它們均可通過(guò)I2C端口訪問(wèn)。輸出寄存器內(nèi)含上一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果;配置寄存器允許用戶改變ADS1100的工作方式并查詢電路的狀態(tài)。
圖3
2．1 輸出寄存器
16位輸出寄存器中含有上一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果,該結(jié)果采取二進(jìn)制的補(bǔ)碼格式。在復(fù)位或上電之后,輸出寄存器被清零,并保持為0直到第一次A/D轉(zhuǎn)換完成。輸出寄存器的格式如表1所示。
表1 輸出寄存器
