AD7865芯片在测量电路中的应用

AD7865芯片在测量电路中的应用

李凤梅

国营长虹机械厂

摘要：电压测量是电路模拟信号测试主要部分，大多数的测试电路主要是对电压、电流、频率等物理量进行测量，

电压信号的测量需考虑系统的高精度和高速度的转换特性，

本文就针对利用AD7865芯片实现数模转换进行分析。

关键词：AD；电压；测量

1 引言

目前电子产品需要测量的激励信号主要有两类：一种为电压信号，另一种为频率信号。针对信号电压范围较宽、频率高等特点，本文针对路采用AD7865芯片作为信号测量电路的核心的测量电路来阐述该设计理念能充分利用有限的测试资源满足模拟系统测试信号高精度和高速度的要求。

2 AD7865芯片功能分析

目前在修的电子产品需要测量的激励信号主要有两类：一种为电压信号，另一种为频率信号。针对信号电压范围较宽、频率高等特点，测量电路采用TI公司DSP作为信号测量电路的核心，能充分利用有限的测试资源满足模拟系统测试信号完备性的要求，降低整个模拟系统的成本。本文测量电路采用AD公司的AD7865芯片实现信号测量需求，其性能如下：

1. 具有内部参考电压基准和时钟电路；

2. 具有并行输出接口；

3. 具有高转换速率，每个通道转换时间2.4μs；

4. 能够在-40℃～+85℃温度范围内满足线性要求，在恶劣环境下亦能稳定工作。

3测量电路原理

电压信号的测量需考虑系统的高精度和高速度的转换特殊性，因此需要外扩A/D模块。本文选用AD公司的AD7865高性能模数转换器，输入范围为-20V～+20V，最高采样频率为416KHz，14位精度，其指标能够满足系统设计要求。

AD7865高性能模数转换器能与DSP进行兼容对接，DSP与AD7865的接口框图如图1所示。

图1 DSP与AD7865的接口框图

直流信号测量的原理框图如图2所示，CPLD在DSP芯片的控制下产生控制逻辑信号，模拟开关MAX306在不同的待测直流信号之间进行切换，AD7865进行直流信号的采集并把转换的结果提交给DSP芯片。

图2 直流信号测量原理框图

AD7865的工作原理采为多斜式积分，这样使得它的抗干扰能力很强，能够保证更好的测量精度。AD7865的应用电路以及引脚定义如图3所示。

图3 AD7865管脚电路图

引脚H/S SEL的状态决定AD7865的通道选择方式（软件选择通道或者硬件选择通道）。当H/S SEL接低电平，为硬件选择方式；如果H/S SEL接高电平，则为软件选择方式。本文采用硬件选择方式，因此H/S SEL接GND。引脚/CONVST是采用上升沿来启动AD转换信号，引脚/EOC作为AD转换结束信号，低电平有效。引脚/BUSY在转换的过程中一直处于高电平状态。引脚/CS与/RD的配合来完成读取AD转换结果的操作。其时序如图4所示。

图4 AD7865时序图

引脚SEL1～SEL4分别代表了1～4等四个通道，如果SELX=1，则表示选择了通道X(X=1，2，3，4)。

在测量模块的设计当中，为了改善模拟信号在采样时产生的频谱混叠影响，提高测试的精度，在A/D环节前设置二阶有源低通滤波器，这样会取得了比较好的效果。

所采用的二阶有源滤波器原理图如图5下所示：

图5 二阶低通滤波器原理图

由于系统参数是与R与C的乘积决定的，可设R₁=R₂=R，则传递函数为 ………………（1-1）

当 = =C时, ………………（1-2）

……………………………（1-3）

由式（1-2）、（1-3）代入（1-1）可以求得通带放大倍数：

…….......（1-4）

用jω取代s，并且令 ，求得电压的放大倍数表达式:

………………………（1-5）

当输入信号是直流信号时，根据理想运放的特性可以求得其通带增益：

……………………………（1-6）

因为滤波器的设计主要是面向直流模拟信号的，所以为简化信号的处理，可以设定通带的放大倍数为1，即让公式（1-6）中的 ，得到R₃为无穷大，为开路；R₄＝0为短路，从而得到了简化以后滤波电路设计图，如图6所示。

图6 简化后的滤波电路

综上分析，为减小电路中的高频干扰，截至频率应该尽量的小。

5 结束语

测量电路以AD7865芯片为核心，充分利用芯片的高精度和高速度的转换性，对各个电路进行进行数据转换及采集

大大的提高了信号测试系统的集成度，有效的实现了模拟信号测量的功能。