串行AD转换器TLC2543中文
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TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源;且价格适中,分辨率较高,因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。
2TLC2543的特点
(1)12位分辩率A/D转换器;
(2)在工作温度范围内10μs转换时间;
(3)11个模拟输入通道;
(4)3路内置自测试方式;
(5)采样率为66kbps;
(6)线性误差±1LSBmax;
(7)有转换结束输出EOC;
(8)具有单、双极性输出;
(9)可编程的MSB或LSB前导;
(10)可编程输出数据长度。
3TLC2543的引脚排列及说明
TLC2543有两种封装形式:DB、DW或N封装以及FN封装,这两种封装的引脚排列如图1,引脚说明见表1。
图1TLC2543的封装
4接口时序
可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辩率,每次转换和数据传递可以使用12或16个时钟周期。
一个片选()脉冲要插到每次转换的开始处,或是在转换时序的开始处变化一次后保持为低,直到时序结束。
图2显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期和在每次传递周期之间插入的时序,图3显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期,仅在每次转换序列开始处插入一次时序。
引脚号
名称
I/O
说明
1~9,11,12
AIN0~AIN10
I
模拟量输入端。11路输入信号由内部多路器选通。对于4.1MHz的I/OCLOCK,驱动源阻抗必须小于或等于50Ω,而且用60pF电容来限制模拟输入电压的斜率
15
I
片选端。在端由高变低时,内部计数器复位。由低变高时,在设定时间内禁止DATAINPUT和I/O CLOCK
17
DATAINPUT
I
串行数据输入端。由4位的串行地址输入来选择模拟量输入通道
16
DATA OUT
O
A/D转换结果的三态串行输出端。为高时处于高阻抗状态,为低时处于激活状态
19
EOC
O
转换结束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后,EOC从高电平变为低电平并保持到转换完成和数据准备传输为止
10
GND
地。GND是内部电路的地回路端。除另有说明外,所有电压测量都相对GND而言
18
I/O CLOCK
I
输入/输出时钟端。I/OCLOCK接收串行输入信号并完成以下四个功能:(1)在I/O CLOCK的前8个上升沿,8位输入数据存入输入数据寄存器。(2)在I/OCLOCK的第4个下降沿,被选通的模拟输入电压开始向电容器充电,直到I/OCLOCK的最后一个下降沿为止。(3)将前一次转换数据的其余11位输出到DATA OUT端,在I/OCLOCK的下降沿时数据开始变化。(4)I/OCLOCK的最后一个下降沿,将转换的控制信号传送到内部状态控制位
14
REF+
I
正基准电压端。基准电压的正端(通常为Vcc)被加到REF+,最大的输入电压范围由加于本端与REF-端的电压差决定
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REF-
I
负基准电压端。基准电压的低端(通常为地)被加到REF-
20
Vcc
电源
表1TLC2543引脚说明
图216时钟传送时序图(使用,MSB在前)
图316时钟传送时序图(不使用,MSB在前)
Pt100 温度传感器电路图
R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥,为了保证电桥输出电压信号的稳定性,电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3,通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小,通常用于调整零点。
放大电路采用LM358 集成运算放大器,为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差,放大电路采用两级放大,如图 5.1 所示,前一级约为10 倍,后一级约为3倍。温度在0~100 度变化,当温度上升时,Pt100 阻值变大,输入放大电路的差分信号变大,放大电路的输出电压Av 对应升高。
注意:虽然电桥部分已经经过TL431 稳压,但是整个模块的电压VCC 一定要稳定,否则随着VCC 的波动,运放LM358 的工作电压波动,输出电压Av 随之波动,最后导致A/D 转换的结果波动,测量结果上下跳变。
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