AD8321在高速数据采集系统中的应用

kajchild

* N* h2 w0 I2 i3 K8 X[摘要]在计算机测量控制及信号处理中,数据采集起着十分重要的作用。在自动化程度较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制
. P' e* E8 {" _6 [& j- y放大器的增益，因此介绍了一种寬带宽、增益可数控的AD8321芯片，具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单片机进行串行通信等优
点，十分适合在数据采集系统做前置放大。具体给出了芯片的管脚功能说明、内部结构、基本参数及与SPI接口连接，然后做出了在高速数
4 r( B. G' E. c& D$ H" X# G, I据采集系统中AD8321与MCS-51单片机的接口方法及软件程序。通过调试，得到了较好的应用，在费用方面也较廉价。
% n6 a+ M: w5 \; A5 f( C, y[关键词] AD8321; 高速数据采集系统; MCS-51单片机; SPI 接口
1引言

: a1 Z5 S* a, V+ b1 z: T4 P在计算机测量t、 控制及信号处理中，数据采集起着十分重要的作
用，数据采集是获取信息的一种重要的手段。随着科学技术的发展，数
7 B. v. p; ^: ^7 a* H, `8 \0 d  q据采集技术得到了越来越广泛的应用，同时人们对数据采集的各项技术
$ J, @( a* l- x0 X! o6 K: g, n: j指标:如采样频率、分辨率、输入范園等方面提出了更高的要求，尤其
是采样频率和分辨率是设计者和使用者共同关注的重要问题。于是高速
和超高速数据采集系统应运而生并且得到了很大的发展。
在此系统中，高频模拟信号输入到AD8321,经程控放大后再输
8 M8 k% H! e1 R, ?' [. l送到具有采样/保持功能的模数转换器中。因为采样频率为高频，所以
  I0 N8 ^8 |4 T3 q在AD后接-个RAM,将数据暂时存放在里面，然后再传送给计算
机。在信号调理模块的核心问题是如何确定放大增益，由计算机将所需
+ J# |/ ?+ v+ ~' {" l- r放大增益告知单片机，单片机再将控制字传给AD8321,从而在信号调
理模块输出合适的放大信号给数据采集模块。
在高速数据采集系统中，现场输入信号是高频的模拟信号，信号
变化的范围都比较大，如果采用单-的增益放大，那么放大以后的信号
幅值有可能超过AD转换的量程，所以必须根据信号的变化相应地调
2 u' q& }+ l+ O" j7 q整放大器的增益。在自动化程度较高的系统中,希望能够在程序中用软
( r6 `" W' w, X! o9 h" \! O+ S" B件控制放大器的增益，AD8321 正是这样一-种具有增益可编程功能的
芯片。AD8321是美国ADI公司生产的一种增益可编程线驱动器，可
8 [; u' L' T9 L8 t+ `( G& G$ N+ B广泛应用于多种领域。它具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单
片机进行串行通信等优点，十分适合在数据采集系统做前置放大。
2 AD8321介绍
' }4 I- K6 A# T5 Z! G在我们的设计中选用该芯片是因为它具有两个很显著的优点: 1)带
6 A+ o1 z9 }( \8 o5 T宽高达235MHz,可充分满足高频信号很宽的输入范围; 2)增益可数
控。AD8321应用SPI接口技术与主控制器之间进行通信,便于调试。
21 AD8321 引脚介绍
DIP封装的AD8321的引脚排列见图2,其管脚描述见表1。22 AD8321 的内部结构及基本连接
. v1 r6 E, W7 L% G1 zAD8321在前向模式下由4个模拟功能模块组成，即衰减中心、
# F7 ^3 y" X$ G+ T$ i* G% q数据锁存器、数据移位寄存器和放大器。前向放大器可允许单端或多端
输入，并可提供最大为12dB的衰减。如果输入被用在不同的组态上，
# i. V, I4 K- D; D, l( u3 M8 m那么，输入信号必须180度异相且为相同的幅度，这能确保适当的增
益精度和谐波性能。
+ J6 [7 t% ?! a在AD8321的应用中要注意以下几点:
9 }/ a% n% m8 L: a: _1)应给AD8321提供优质(如低噪) 的单个9V电源。尽管
. D! R* Y2 w/ n5 a/ xAD8321电路在低于9V时能运行,但是不会有最佳的性能。
2)在AD8321的电源输入端应接一10uF的电容为低频信号退
耦。更重要的是，5个0.1uF退耦电容必须连在5个电源端
! k% V7 w9 Q0 I7 M6 t$ d) j. x( o7,8,9,17,20上。一个0.1uF电容应P12连至管脚BYP1和
: R: l: Y7 G2 ^  E% b! w' p) EBYP2为器件的内部接点去耦，所有的六个地端必须接到公共地上。

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AD8321芯片，具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单片机进行串行通信等优
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