ADS~s21在高速数据采集系统中的应用-63一●新特器件应用AD8321在离速熬据来集系绕中沩宠用中国地质大学夏益民梁庆中王广君杜毓瑾AppIicadonoFAD8321htheHighspeedDataCollecσonsystemⅩiaⅥ耐nI'iallgQi呷zhclllgWangGt】a【a画unDuγηin摘要:AD821是AD公司生产的一种宽带宽、增益可数控的高频模拟信号调理芯片。文章介绍了AD821的功能特点、内部结构及基本连接电路,给出了ADg321芯片在高速数据采集系统中与MCS-51单片机的接口方法及应用程序。关键词:AD“21;高速数据采集系统;MCS-51单片机:1∞6-⒆77(2∞3)Os—∞63-O~s分类号:lˉNg11.7文献标识码:B文章编号号给数据采集模块。1引言在高速数据采集系统中,现场输人信号是高频在计算机测量、控制及信号处理中,数据采集起的模拟信号,它们的信号变化的范围都比较大,如果着十分重要的作罔。数据采集是获取信启、的一种重采用单一的增益放大,那么放大后的信号幅值有可要手段。随着科学技术的发展,数据采集技术得到能超过A/D转换的量程,所以必须根据信号的变化了越来越广泛的应用,同时人们对数据采集的各项来相应地调整放大器的增益。在自动化程度较高的技术指标:如采样频率、分辨率、输入范围等方面也系统中,可采用程序软件来控制放大器的增益,提出了更高的要求,尤其是在采样频率和分辨率方AD8321正是这样一种具有增益可编程功能的芯面,更是成为设计者和使用者所共同关注的重要问片。该芯片是美国AD公司生产的一种增益可编程题。于是,随着科技的进一步发展,高速和超高速数的高频模拟信号调理芯片,可广泛应用于多种领据采集系统应运而生,并且取得了很大的发展。文域。AD821具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于中介绍了笔者设计的一个高速数据采集系统,它的与单片机进行串行通信等优点,十分适合在数据采原理图如图1所示。集系统做前置放大用。通ADg~s21和可编程线图1中,高频模拟信号过2ADg321简介性放大后,被输送到具有采样/保持功能的模数转换器中c因为其采样频率为高频,所以在A/D后应接笔者在设计中选用AD821是因为它具有两个一个肥血,以使得数据可以暂存在其中,然后再传显著优点:一是带宽高达⒛5MHz,可充分满足高频送给计算机。信号调理模块的核心问题是如何确定信号很宽的输人范围;二是增益可数控。此外,由于放大增益。实际上,可以由计算机将所需放大的增AD8321应用sPI接口技术与主控制器之间进行通益告钔单片机,然后由单片机再将控制字传送给信,因此调试非常方便。AD“21^最后再由信号调理模块输出合适的放大信2,1AD8321的引脚功台纟AD821采用DIP封装,其引脚排列见图2所信号调理模块数据采集模块示,其管脚描述如表1所列。AD83212.2ADg~s21的内部结构及基本连接AD“21在前向模式下由4个模拟功能模块组成,分别是衰减中心、数据锁存器、数据移位寄存器和放大器。其中,前向放大器可单端或多端输人,并可提供最大为1⒛B的衰减。如果输人被用在不同的图1高速数据采集系统原理图组态上,那么,输人信号必须180°异相且为相同的幅-64-《@舛电了无条件》2∞3年第5期2∞3年5月~+5.5Ⅴ围为-0,8Ⅴ;表1AD8321管脚功能表~+gs℃●工作温度范围:ˉ们℃;脚号代号描述●存储温度:ˉb~s℃~+150℃。1SDATA串行数据输人端CLK时钟输人端2,4AD8321的叩I接口ADg~s21中DATEN使能端在,SPI是一个同步串行通讯接口,4,11,12,13,15,16GND公共参考地它采用三根信号线SDATA、ⅣⅡEN和CLK来传送BYP1VCC/2参考端~ΡD数据及同步时钟,同时接收8位数据并通过使能线6低逻辑输人端DAⅡⅢ来控制数据的输人以实现串行通信。它的输7,8,9,17,20VCC公共正电压源出增益由一个8比10VOUT信号输出端特字决定,其增益变化范围大于14BYP2内部旁管~o^~s。细B,增益变换为0,犭dB/sB。该通讯接口每启ⅤIN+正向输人端动一次传送,主机都会产生一个时钟信号来作为同VIN-反向输人端步时钟,这些数据以高有效位Mm在前的方式,从SDA1⒒端串行移人。其中,数据只有在信号线DA孓度,这样才能确保适当的增益精度和谐波性能。EN为逻辑低时才能逐步移人,并在D州田N由低变图3所示是ADg~s21在单端倒相模式下的基本高时进行增益转换,且每位数据只能在时钟的下降连接电路。另外,在使用ADgs21设计电路时,一般沿从单片机