并行14位8通道同時(shí)采樣器MAXl320的功能及在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用

1、概述

隨著芯片制造工藝的不斷發(fā)展及用戶對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求的不斷提高。同時(shí)采樣A／D轉(zhuǎn)換器在實(shí)時(shí)性方面的巨大優(yōu)勢(shì)使其應(yīng)用越來越廣泛。MAXl320是Maxim公司最新推出的并行14位8通道同時(shí)采樣器．其基本特征和參數(shù)如下：

●速度高，轉(zhuǎn)換8通道的時(shí)間可達(dá)3．8μs，每通道的吞吐量達(dá)到250kps；

●模擬供電電壓+4．75V一+5．25V。數(shù)字供電電壓+2．7V~+5．25V，無需電平轉(zhuǎn)換便可以直接與絕大多數(shù)的處理器直接相連；

●電壓轉(zhuǎn)換范圍為+5V；

●16．6MHz的14位雙向并行接口可與高速CPU直接相連；

●無需校準(zhǔn)；

●雙極性輸入，無需負(fù)電源，提供+16．5V過壓保護(hù)；

●先進(jìn)，先出（FIFO）功能，減少接口開銷，并可在轉(zhuǎn)換結(jié)束或轉(zhuǎn)換之間讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；

●典型模擬電流輸入為．46mA．最大數(shù)字電流輸入為1．6mA．典型輸入阻抗8．66kΩ；

●動(dòng)態(tài)特性：SFDR=90dBc．SINAD=76．5dB，直流精度為±2LSB INL，±ILSBDNL；

●7rmnx7mm，48引腳TQFP封裝；

●可工作在擴(kuò)展級(jí)溫度范圍（一40°~+85℃）。

2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

MAXl320內(nèi)部集成了帶寬為IOMHz的S／H、+2．5V參考電壓、內(nèi)部時(shí)鐘、8x14位SRAM以及選通采樣通道的配置寄存器等。MAXl320內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中配置寄存器的設(shè)置如下：數(shù)據(jù)位DO—D7依次對(duì)應(yīng)于模擬輸人通道CHO—CH7．向其位寫1選擇相應(yīng)通道，寫O則關(guān)閉該通道。配置寄存器需同ALLON引腳一起決定通道是否選通。

引腳功能說明：

AVDD：模擬電源輸入引腳。接+4．75V一+5．25V模擬電源；

AGND：模擬地；

CH0一CH7：模擬量輸入通道CH0一CH7；

MSV：中值電壓旁路；

INTCLK／EXTCLK：時(shí)鐘模式選擇輸入。該引腳接AVm選擇內(nèi)部時(shí)鐘，接AGND選擇外部時(shí)鐘輸入；

REFMS：中值基準(zhǔn)旁路或輸入。應(yīng)用時(shí)需將REFMS與REF連接。若采用內(nèi)部基準(zhǔn)．用一個(gè)不低于0．01μF。的電容將REFMS／REF節(jié)點(diǎn)旁路到AG-ND；若采用外部基準(zhǔn)，用+2V一+3V的外部電壓驅(qū)動(dòng)REFMS／REF節(jié)點(diǎn)：

REF+：正基準(zhǔn)旁路。應(yīng)用時(shí)用一個(gè)0．1μF電容將REF+旁路到AGND，同時(shí)用一個(gè)2．2μF。電容和一個(gè)O．1μF電容將REF+旁路到：REF-；

REF一：負(fù)基準(zhǔn)旁路；應(yīng)用時(shí)用一個(gè)0．1μF電容將。REF-旁路至AGND。同時(shí)用一個(gè)2．2μF電路和一個(gè)0．1μF電容將REF一旁路到REF+；

DO—D13：14位并行數(shù)據(jù)總線；

DVDD：數(shù)字電源輸入引腳；

DGND：數(shù)字地；

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出。低電平表明一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。在下一個(gè)CLK（上升沿或CONVST下降沿時(shí)變回高電平；

EOLC：最后轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出。低電平表明最后一個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)CONVST跳變到低電平為下一次轉(zhuǎn)換時(shí)序做準(zhǔn)備時(shí)，EOLC跳變到高電平；

CLK：外部時(shí)鐘輸入引腳；

SHDN：掉電輸入引腳。該引腳為低電平選擇正常模式，為高電平選擇掉電模式。器件進(jìn)入低功耗狀態(tài)；

ALLON：通道使能輸入。該引腳接高電平使能所有的輸入通道（12H0一CH7），接低電平則只有被選中的通道才進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換；

CS：片選輸入，低電平選通電路；

RD：讀選通．將RD置為低電平將啟動(dòng)一次并行數(shù)據(jù)總線的讀操作；

WR：寫選通。將WR置為低電平將啟動(dòng)一次寫操作，主要是對(duì)配置寄存器的操作；

CONVST：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換輸入引腳。CONVST為高電平時(shí)將啟動(dòng)轉(zhuǎn)換過程。模擬輸入在CONVST的上升沿采樣。

3、MAXl320典型連接

MAXl320的典型連接如圖2所示．其中DVm引腳可接至+2．7V~+5．25V的數(shù)字電壓。值得注意的事。為了提高A／D轉(zhuǎn)換的精度。最好將數(shù)字地和模擬地分開走線．然后用零歐姆電阻或磁珠在一點(diǎn)相連。

4、在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)中．對(duì)各種模擬量的實(shí)時(shí)性要求很高．而MAX1320的同時(shí)采樣和高速轉(zhuǎn)換功能很好的解決了這個(gè)問題。在筆者參與設(shè)計(jì)的一套基于DSP的微機(jī)保護(hù)裝置中．采用兩片MAXl320采集16路電壓電流信號(hào)．不但大大簡(jiǎn)化了采樣部分軟硬件設(shè)計(jì)的工作量。而且很好的解決了各種模擬量的速度和精度問題．從而使該套微機(jī)保護(hù)裝置的整體性能得到極大的提高。

在硬件設(shè)計(jì)方面，DSP采用TI公司的TMS320LF2407A，通過地址線A14、A15和DSP的外部I／O空間選通引腳IS譯碼選通MAXl320。DSP的IOPBl和IOPB2接兩片MAX1320的CONVST引腳來啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換（可以選擇8路或16路同時(shí)采樣），MAXl320的EOLC引腳接DSP的IOPB3和IOPB4．通過查詢這兩個(gè)引腳來判斷A／D轉(zhuǎn)換是否完成。圖3是MAXl320應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采樣部分的結(jié)構(gòu)框圖。

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