ADS1015中文(部分章節(jié))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)具有內(nèi)部基準(zhǔn)、振蕩器和可編程比較器且兼容I2C 的ADS101x超小型低功耗3.3kSPS 12 位ADC1 特性1 超小型X2QFN 封裝：2mm 1.5mm 0.4mm 12 位無(wú)噪聲分辨率 寬電源電壓：2.0V 至5.5V 低流耗：150A（連續(xù)轉(zhuǎn)換模式） 可編程數(shù)據(jù)速率：128SPS 至3.3kSPS 單周期穩(wěn)定 內(nèi)部低漂移電壓基準(zhǔn) 內(nèi)部振蕩器 I2C 接口：四個(gè)可通過(guò)引腳選擇的地址 四個(gè)單端輸入或兩個(gè)差分輸入(ADS1015) 可編程比較器（ADS1014 和

2、ADS1015） 工作溫度范圍：-40C 至+125C2 應(yīng)用 便攜式儀表 電池電壓和電流監(jiān)控 溫度測(cè)量系統(tǒng) 消費(fèi)類電子產(chǎn)品 工廠自動(dòng)化和過(guò)程控制3 說(shuō)明ADS1013、ADS1014 和ADS1015 器件(ADS101x)是兼容I2C 的12 位高精度低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，采用超小型無(wú)引線X2QFN-10 封裝和VSSOP-10 封裝。ADS101x 器件采用了低漂移電壓基準(zhǔn)和振蕩器。ADS1014 和ADS1015 還采用可編程增益放大器(PGA) 和數(shù)字比較器。這些特性以及較寬的工作電源電壓范圍使得ADS101x 非常合適功率受限和空間受限的傳感器測(cè)量應(yīng)用。ADS101x 可在數(shù)

3、據(jù)速率高達(dá)每秒3300 個(gè)樣本(SPS)的情況下執(zhí)行轉(zhuǎn)換。PGA 可提供從256mV 到6.144V 的輸入范圍，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的大小信號(hào)測(cè)量。ADS1015 采用一個(gè)輸入多路復(fù)用器(MUX)，可實(shí)現(xiàn)兩次差動(dòng)輸入測(cè)量或四次單端輸入測(cè)量。在ADS1014 和ADS1015 中可使用數(shù)字比較器進(jìn)行欠壓和過(guò)壓檢測(cè)。ADS101x 既可工作于連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，也可工作于單沖模式下。在單沖模式下，這些器件可在一次轉(zhuǎn)換后自動(dòng)斷電；因此顯著降低了空閑期間的功耗。8詳細(xì)描述8.1概述ADS101x 是非常小的，低功耗，無(wú)噪聲，12位，delta-sigma () 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADCs)。ADS101x包含

4、一個(gè)帶有內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，一個(gè)時(shí)鐘晶振，一個(gè)I2C接口的 ADC內(nèi)核。圖7，圖8，圖9分別描述了ADS1015，ADS1014和ADS1013的原理框圖。8.2 原理框圖圖 7. ADS1015 原理框圖 圖 8. ADS1014 原理框圖 圖 9. ADS1013 原理框圖8.3 特性描述8.3.1 多路復(fù)用器ADS1015含有一個(gè)輸入多路復(fù)用器（MUX），如圖10?？梢詼y(cè)量四個(gè)單端或兩個(gè)差分信號(hào)。此外，AIN0 and AIN1可以和AIN3進(jìn)行差分測(cè)量。配置多路復(fù)用器在配置寄存器的MUX2:0。當(dāng)測(cè)量單端信號(hào)時(shí)，ADC的負(fù)輸入通過(guò)多路復(fù)用器內(nèi)的開關(guān)內(nèi)部連接到GND。ADS1013和ADS10

5、14沒有輸入多路復(fù)用器，可以測(cè)量任意一個(gè)差分信號(hào)或者單端信號(hào)。對(duì)于單端信號(hào)測(cè)量，將AIN1引腳從外部連接到GND。在本數(shù)據(jù)表后續(xù)章節(jié)中，對(duì)于ADS1013和ADS1014, AINP指AIN0, AINN指AIN1。靜電放電(ESD)二極管連接到VDD和GND保護(hù)ADS101x模擬輸入。將任意輸入的絕對(duì)電壓保持在公式1所示的范圍內(nèi)，以防止ESD二極管打開。GND 0.3 V V(AINX) 3.3 V的代碼范圍。8.3.4 基準(zhǔn)電壓ADS101x有一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。這些設(shè)備不能使用外部參考。與初始電壓基準(zhǔn)精度和溫漂參考的相關(guān)誤差包含在電氣特性表的增益誤差和增益漂移技術(shù)參數(shù)中。8.3.5 振蕩器

6、ADS101x有一個(gè)內(nèi)部振蕩器，運(yùn)行在1MHz。沒有外部時(shí)鐘可以用來(lái)操作這些設(shè)備。內(nèi)部振蕩器隨溫度和時(shí)間漂移。輸出數(shù)據(jù)速率與振蕩器頻率成比例地縮放。8.3.6輸出數(shù)據(jù)速率和轉(zhuǎn)換時(shí)間ADS101x提供可編程的輸出數(shù)據(jù)速率。使用配置寄存器中的DR2:0位選擇128 SPS、250 SPS、490 SPS、920 SPS、1600 SPS、2400 SPS或3300 SPS的數(shù)據(jù)輸出速率。ADS101x的轉(zhuǎn)化率在一個(gè)周期內(nèi)穩(wěn)定下來(lái);因此，轉(zhuǎn)換時(shí)間等于1 / DR。8.3.7數(shù)字比較器(僅適用于ADS1014和ADS1015)ADS1015和ADS1014具有一個(gè)可編程的數(shù)字比較器，可以在ALERT/

7、RDY引腳上發(fā)出警報(bào)。配置寄存器中的COMP_MODE位將比較器配置為傳統(tǒng)比較器或窗口比較器。在傳統(tǒng)比較器模式下，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)超過(guò)高閾值寄存器(Hi thresh)中設(shè)置的限制時(shí)，ALERT/RDY引腳發(fā)出報(bào)警（asserts）(默認(rèn)為active low)。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)低于低閾值寄存器(Lo thresh)中設(shè)置的限制時(shí)，比較器才會(huì)取消報(bào)警（deasserts）。在窗口比較器模式下，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)超過(guò)Hi thresh寄存器或低于Lo thresh寄存器值時(shí)，ALERT/RDY引腳發(fā)出報(bào)警。在窗口或傳統(tǒng)的比較器模式下，可以在配置寄存器中的COMP_LAT位將比較器配置為報(bào)警后進(jìn)行鎖存。即使輸入信

8、號(hào)沒有超出閾值寄存器的界限，該設(shè)置也會(huì)使報(bào)警保持不變。這個(gè)鎖住的報(bào)警只能通過(guò)發(fā)出SMBus警報(bào)響應(yīng)或讀取轉(zhuǎn)換寄存器來(lái)清除。ALERT/RDY引腳可以通過(guò)配置寄存器中的COMP_POL位配置為邏輯高（active high）或邏輯低（active low）。這兩種比較器模式的操作圖如圖13所示。還可以將比較器配置為在連續(xù)讀取的設(shè)置數(shù)量超過(guò)閾值寄存器中設(shè)置的閾值(Hi thresh和Lo thresh)之后才激活A(yù)LERT/RDY引腳。配置寄存器中的COMP_QUE1:0位將比較器配置為在激活A(yù)LERT/RDY引腳之前等待超過(guò)閾值的一個(gè)、兩個(gè)或四個(gè)讀數(shù)。COMP_QUE1:0位還可以禁用比較器功能

9、，并將ALERT/RDY引腳置為高電平狀態(tài)。8.3.8轉(zhuǎn)換就緒引腳(僅適用于ADS1014和ADS1015)ALERT/RDY引腳也可以配置為轉(zhuǎn)換就緒引腳。將Hi_thresh寄存器的最高有效位設(shè)置為1，將Lo_thresh寄存器的最高有效位設(shè)置為0，以使能這個(gè)引腳成為轉(zhuǎn)換就緒引腳。COMP_POL位按預(yù)期繼續(xù)發(fā)揮作用。將COMP_QUE1:0位設(shè)置為除11之外的任何2位值，以保持ALERT/RDY引腳處于使能狀態(tài)，并允許轉(zhuǎn)換就緒信號(hào)出現(xiàn)在ALERT/RDY引腳輸出中。COMP_MODE和COMP_LAT位不再控制任何功能。當(dāng)配置為轉(zhuǎn)換就緒引腳時(shí)，ALERT/RDY引腳需要一個(gè)上拉電阻。連續(xù)轉(zhuǎn)

10、化模式中，在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束之后ADS101x的ALERT/RDY引腳提供一個(gè)大約8-s轉(zhuǎn)換就緒脈沖，如圖14所示。在單次轉(zhuǎn)換模式下，如果COMP_POL位被設(shè)置為0，那么ALERT/RDY引腳在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)將保持低位。圖 13.報(bào)警引腳時(shí)序圖圖 13. 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下的轉(zhuǎn)換就緒脈沖8.3.9 SMbus警報(bào)響應(yīng)在鎖定比較器模式下(COMP_LAT = 1)，當(dāng)比較器檢測(cè)到一個(gè)超過(guò)上下限閾值的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)，ALERT/RDY引腳發(fā)出警報(bào)。這個(gè)報(bào)警是鎖定的，只能通過(guò)讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或通過(guò)成功發(fā)出SMBus警報(bào)響應(yīng)并讀取報(bào)警設(shè)備的I2C地址來(lái)清除。如果轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在清除后超過(guò)上限或下限閾值，則ALERT/RDY引

11、腳重新警報(bào)。此報(bào)警不影響已經(jīng)在進(jìn)行中的轉(zhuǎn)換。ALERT/RDY引腳是一個(gè)開漏輸出。這種架構(gòu)允許多個(gè)設(shè)備共享同一個(gè)接口總線。當(dāng)禁用時(shí)，引腳保持高電平狀態(tài)，這樣引腳就不會(huì)干擾同一總線上的其他設(shè)備。當(dāng)主機(jī)感知到ALERT/RDY引腳已經(jīng)鎖定時(shí)，主機(jī)向I2C總線發(fā)出SMBus警報(bào)命令()。I2C總線上任何帶有ALERT/RDY引腳的ADS1014和ADS1015數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器都可以使用從機(jī)地址響應(yīng)該命令。如果I2C總線上有多個(gè)ADS101x報(bào)警鎖住ALERT/RDY引腳，那么SMBus警報(bào)的地址響應(yīng)部分中的仲裁將確定哪個(gè)設(shè)備清除報(bào)警。然后，主機(jī)重復(fù)SMBus警報(bào)響應(yīng)，直到所有設(shè)備都清除了各自的報(bào)警。在窗口

12、比較器模式下，SMBus警報(bào)狀態(tài)位表示如果信號(hào)超過(guò)高閾值為1，如果信號(hào)超過(guò)低閾值為0。8.4設(shè)備功能模式8.4.1復(fù)位和開機(jī)ADS101x在開機(jī)時(shí)重置，并將配置寄存器中的所有位設(shè)置為相應(yīng)的默認(rèn)設(shè)置。ADS101x在復(fù)位過(guò)程完成后進(jìn)入休眠狀態(tài)。設(shè)備接口和數(shù)字塊處于活動(dòng)狀態(tài)，但不執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。ADS101x的初始休眠狀態(tài)可以緩解系統(tǒng)在通電過(guò)程中由于緊張的電源供應(yīng)要求從而遇到浪涌的情況。ADS101x響應(yīng)I2C全呼復(fù)位命令。當(dāng)ADS101x接收到一個(gè)全呼復(fù)位命令(06h)時(shí)，將執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，就像設(shè)備上電一樣。8.4.2 操作模式ADS101x的工作模式有兩種:連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（continuous-co

13、nversion）或單次轉(zhuǎn)換模式（single-shot）。配置寄存器中的MODE位選擇各自的操作模式。8.4.2.1 單次轉(zhuǎn)換模式（Single-Shot Mode）當(dāng)配置寄存器中的MODE位設(shè)置為1時(shí)，ADS101x進(jìn)入休眠狀態(tài)，并操作于單次轉(zhuǎn)換模式。此休眠狀態(tài)是首次電源上電時(shí)ADS101x的默認(rèn)狀態(tài)。雖然休眠了，但是這些設(shè)備仍然可以響應(yīng)命令。ADS101x一直處于休眠狀態(tài)，直到配置寄存器中的操作狀態(tài)(OS)位寫入1。當(dāng)OS位報(bào)警（asserted），設(shè)備大約在25 s上電重置OS位到0, 并開始一次轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好檢索時(shí)，設(shè)備再次休眠。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)向OS位寫入1沒有任何效果。要切換

14、到連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，請(qǐng)將0寫入配置寄存器中的MODE位。8.4.2.2連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（Continuous-Conversion Mode）在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式(MODE位設(shè)置為0)中，ADS101x連續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí)，ADS101x將結(jié)果放入轉(zhuǎn)換寄存器并立即開始另一個(gè)轉(zhuǎn)換。在寫入新的配置設(shè)置時(shí)，當(dāng)前正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換將使用前面設(shè)置的配置完成。然后，開始新配置設(shè)置的連續(xù)轉(zhuǎn)換。若要切換到單次轉(zhuǎn)換模式，請(qǐng)將1寫入配置寄存器中的MODE位或重置設(shè)備。8.4.3 低功率周期性暫停（Duty Cycling For Low Power） ADC噪聲性能通常隨著降低輸出數(shù)據(jù)率而提高，因?yàn)楦鄡?nèi)部調(diào)制器的樣本平均產(chǎn)

15、生一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果。在功耗很關(guān)鍵的應(yīng)用中，可能不需要在低數(shù)據(jù)速率下提高噪聲性能。ADS101x支持周期性暫停，通過(guò)周期性地以有效的低數(shù)據(jù)率請(qǐng)求高數(shù)據(jù)率讀數(shù)，可以顯著節(jié)省電能.。例如，數(shù)據(jù)速率設(shè)置為3300 SPS的ADS101x在休眠狀態(tài)下可以由微控制器操作，微控制器命令每7.8 ms (128 SPS)進(jìn)行一次單次轉(zhuǎn)換。3300 SPS的轉(zhuǎn)換只需要大約0.3 ms，因此ADS101x其余7.5 ms進(jìn)入休眠狀態(tài)。在這種配置中，ADS101x功耗大約是在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下功耗的1/25。占空比完全是任意的，由主控制器定義。ADS101x提供了較低的數(shù)據(jù)率，但不實(shí)現(xiàn)周期性暫停，并在必要時(shí)提高噪聲性能。8

16、.5編程8.5.1 I2C接口ADS101x通過(guò)I2C接口通訊。I2C是一個(gè)兩條線的開漏通訊接口，支持多個(gè)設(shè)備和主機(jī)在同一條總線上。設(shè)備只有通過(guò)他們自身拉低總線到地才能驅(qū)動(dòng)總線，不能在總線高電平時(shí)驅(qū)動(dòng)總線。因此，總線需要上拉電阻，所以在沒有設(shè)備驅(qū)動(dòng)總線的時(shí)候，總線總是高電平。這樣一來(lái)就沒有沖突。如果兩個(gè)設(shè)備同時(shí)驅(qū)動(dòng)總線，也沒有驅(qū)動(dòng)爭(zhēng)用?？偩€上的通訊總是發(fā)生在兩個(gè)設(shè)備之間，一個(gè)作為主機(jī)，一個(gè)作為從機(jī)。主機(jī)個(gè)從機(jī)都可以讀寫，但是從機(jī)只能在主機(jī)的要求下讀寫。所以I2C設(shè)備都可以作為主機(jī)或者從機(jī)，但是ADS101x只能作為從設(shè)備。一條I2C總線包含兩條線：SDA和SCL。SDA傳輸數(shù)據(jù)；SCL提供時(shí)鐘

17、。所有通過(guò)I2C傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是8位為一組。當(dāng)SCL低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)SDA線來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)到I2C總線（低電平表示0,高電平表示1）。SDA線數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完了之后，SCL線拉高然后拉低。通過(guò)這樣的脈沖，SDA把數(shù)據(jù)放到移位寄存器中。如果總線保持空閑超過(guò)25ms,總線就超時(shí)。I2C總線是雙向的，即SDA線既接收數(shù)據(jù)又發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)從從機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線，當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線。時(shí)鐘線總是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)。ADS101x不能作為主機(jī)所以也就無(wú)法驅(qū)動(dòng)SCL時(shí)鐘線。絕大多數(shù)時(shí)候總線是空閑的，沒有通訊發(fā)生，兩根線都是高電平。當(dāng)通訊發(fā)生時(shí)，總線開始變化。只有主機(jī)可以開始一次通訊，并建立開始條件。

18、正常情況下，數(shù)據(jù)線只有在時(shí)鐘線低電平的情況下變化狀態(tài)。如果當(dāng)數(shù)據(jù)線在時(shí)鐘線高電平的情況下變化狀態(tài)，那就說(shuō)明是另一次通訊開始或結(jié)束條件。建立開始條件需要當(dāng)時(shí)鐘線是高電平的情況下，數(shù)據(jù)線由高轉(zhuǎn)低。建立結(jié)束條件需要當(dāng)時(shí)鐘線高電平的情況下，數(shù)據(jù)線由低轉(zhuǎn)高。在建立了一個(gè)開始條件后，主機(jī)需要發(fā)送一個(gè)字節(jié)來(lái)指示和哪個(gè)設(shè)備通訊。這字節(jié)叫地址字節(jié)。I2C總線上的每一個(gè)設(shè)備都有唯一的一個(gè)7位地址來(lái)響應(yīng)。主機(jī)發(fā)送和地址字節(jié)一起的還有一位來(lái)表示需要讀還是寫?？偩€上發(fā)送的每一個(gè)字節(jié)（地址還是數(shù)據(jù)）都會(huì)被一個(gè)應(yīng)答位應(yīng)答。當(dāng)主機(jī)發(fā)送完一個(gè)字節(jié)（8個(gè)bit位）到從機(jī)之后，主機(jī)釋放數(shù)據(jù)線等待從機(jī)應(yīng)答，從機(jī)應(yīng)答這個(gè)字節(jié)通過(guò)拉低數(shù)

19、據(jù)線表示。主機(jī)這時(shí)繼續(xù)發(fā)送時(shí)鐘脈沖記錄這個(gè)應(yīng)答。同樣的，當(dāng)主機(jī)結(jié)束讀取一個(gè)字節(jié)之后，主機(jī)拉低數(shù)據(jù)線表示應(yīng)答給從機(jī)。主機(jī)繼續(xù)發(fā)送時(shí)鐘脈沖記錄這個(gè)應(yīng)答。時(shí)鐘線總是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)。如果主機(jī)試圖與一個(gè)不在總線上的設(shè)備通訊，將會(huì)受到一個(gè)無(wú)應(yīng)答，因?yàn)樵谀莻€(gè)地址上沒有設(shè)備去拉低數(shù)據(jù)線來(lái)應(yīng)答主機(jī)。無(wú)應(yīng)答表現(xiàn)為只要讓數(shù)據(jù)線在應(yīng)答周期內(nèi)保持高電平就可以了。當(dāng)主機(jī)與從機(jī)結(jié)束通訊時(shí)，需要建立一個(gè)結(jié)束條件。當(dāng)結(jié)束條件建立后，總線又恢復(fù)空閑狀態(tài)。這時(shí)主機(jī)可以建立另一次開始條件。當(dāng)總線在被使用時(shí)建立一個(gè)開始條件被稱為重復(fù)開始。8.5.1.1 I2C地址選擇ADS101x有一個(gè)地址腳（ADDR）用來(lái)配置這個(gè)設(shè)備的I2C地址。這個(gè)

20、腳可以連接到GND,VDD,SDA,SCL，允許四種不同的地址選擇，見表2 。ADDR地址腳上的狀態(tài)將被連續(xù)不斷的采樣。優(yōu)先使用GND,VDD,SCL。如果用SDA來(lái)作為地址選擇，那么在通訊時(shí)，時(shí)鐘線變低后保持100ns低電平確保設(shè)備地址被正確解碼。表 2. ADDR引腳連接和相應(yīng)的從機(jī)地址8.5.1.2 I2C全呼如果8位都是0，則ADS101x響應(yīng)I2C全呼地址()。設(shè)備應(yīng)答全呼地址并在第二個(gè)字節(jié)中響應(yīng)命令。如果第二個(gè)字節(jié)是 (06h)， ADS101x將重置內(nèi)部寄存器并進(jìn)入休眠狀態(tài)。8.5.1.3 I2C速度模式I2C總線有三種模式。標(biāo)準(zhǔn)模式允許時(shí)鐘頻率超過(guò)10KHz；快速模式時(shí)鐘頻率超

21、過(guò)400KHz；高速模式（也就Hs模式）允許時(shí)鐘頻率超過(guò)3.4MHz。ADS101x兼容這3種模式。在標(biāo)準(zhǔn)模式或者快速模式下使用ADS101x不需要特殊的動(dòng)作，但是使用高速模式必須要激活。激活高速模式的方法為，在建立一次開始條件后發(fā)送一個(gè)特殊的地址字節(jié)00001xxx。其中xxx專屬于有高速模式的主機(jī)。這個(gè)字節(jié)稱為Hs主機(jī)代碼，不同于其他地址字節(jié)，這個(gè)字節(jié)不表示讀寫。ADS101x不應(yīng)答這個(gè)字節(jié)；I2C規(guī)定中禁止應(yīng)答Hs主機(jī)代碼。根據(jù)接收到的主機(jī)代碼ADS101x切換到高速濾波器，通訊頻率超過(guò)3.4MHz。高速模式在下一次結(jié)束條件后結(jié)束。8.5.2 從機(jī)模式操作ADS101x可以作為從機(jī)接收器

22、和從機(jī)發(fā)送器。ADS101x不能驅(qū)動(dòng)SCL時(shí)鐘線。8.5.2.1 接收模式在從機(jī)接收模式下，從主機(jī)傳輸?shù)綇臋C(jī)的第一個(gè)字節(jié)由7位設(shè)備地址和一個(gè)低R/W位組成。主機(jī)傳輸?shù)南乱粋€(gè)字節(jié)是地址指針寄存器。然后ADS101x應(yīng)答收到的地址指針寄存器字節(jié)。接下來(lái)的兩個(gè)字節(jié)被寫入寄存器地址指針位P1:0中給出的地址。ADS101x應(yīng)答發(fā)送的每個(gè)字節(jié)。寄存器先發(fā)送最高有效字節(jié)，然后發(fā)送最低有效字節(jié)。8.5.2.2 發(fā)送模式在從傳輸模式下，主機(jī)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)是7位的從設(shè)備地址，然后是高R/W位。這個(gè)字節(jié)將從機(jī)置于傳輸模式，并指示將取ADS101x。從機(jī)傳輸?shù)南乱粋€(gè)字節(jié)是地址指針位P1:0中指示的寄存器的最高有效

23、字節(jié)。這個(gè)字節(jié)后面是來(lái)自主機(jī)的應(yīng)答。剩下的是從機(jī)發(fā)送的最低有效字節(jié)，然后由主機(jī)發(fā)出應(yīng)答。主機(jī)可以在任何字節(jié)之后通過(guò)不應(yīng)答或發(fā)起一個(gè)開始或結(jié)束條件終止傳輸。8.5.3 讀取或?qū)懭爰拇嫫鲝腁DS101x訪問(wèn)一個(gè)特殊的寄存器，主機(jī)必須先寫一個(gè)正確的值到地址指針寄存器的地址指向位P1:0。地址指針寄存器可以在發(fā)送從機(jī)地址字節(jié)和低R/W位并且成功收到應(yīng)答之后直接寫。地址指針寄存器被寫之后，從機(jī)會(huì)應(yīng)答，主機(jī)可以建立結(jié)束條件或者重復(fù)開始條件。當(dāng)讀ADS101x時(shí)，發(fā)送正確的值到P1:0來(lái)決定讀哪個(gè)寄存器。如果要讀其他的寄存器，必須在地址指針寄存器之后重寫一個(gè)值到P1:0。當(dāng)沒有額外的數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，主機(jī)就可

24、以建立結(jié)束條件了。這時(shí)主機(jī)建立一個(gè)開始條件然后發(fā)送從機(jī)地址字節(jié)和一個(gè)高R/W位來(lái)開始讀，取圖22詳細(xì)說(shuō)明了這個(gè)時(shí)序。如果需要重復(fù)的讀取相同的寄存器，那就沒必要頻繁的發(fā)送地址指針寄存器，因?yàn)榇鎯?chǔ)了P1:0的值直到用寫操作更改了它。然而，每一次寫操作，必須正確的寫入地址指針寄存器的值。（1）A0和A1的值由ADDR引腳決定。（2）主機(jī)可以拉高SDA電平來(lái)終止單字節(jié)的讀取操作。（3）主機(jī)可以拉高SDA電平來(lái)終止兩個(gè)字節(jié)的讀取操作。圖 15. 讀取ADS101x的時(shí)序圖（1）A0和A1的值由ADDR引腳決定。圖 16. 寫入ADS101x的時(shí)序圖（1）A0和A1的值由ADDR引腳決定。圖 17. SM

25、Bus警報(bào)響應(yīng)的時(shí)序圖8.5.4 數(shù)據(jù)格式ADS101x以二進(jìn)制2的補(bǔ)碼格式提供12位數(shù)據(jù)，該補(bǔ)碼格式在16位數(shù)據(jù)中保持左對(duì)齊。A 一個(gè)正的滿量程(+FS)輸入產(chǎn)生一個(gè)7FF0h的輸出代碼, 一個(gè)負(fù)的滿量程(-FS)輸入產(chǎn)生一個(gè)8000h的輸出代碼。The output clips at these codes for signals that exceed full-scale.表3概述了不同信號(hào)產(chǎn)生的理想輸出代碼。圖18表示代碼轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的輸入電壓。表3. 輸入信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的理想輸出代碼（1）排除噪音的影響,INL, 偏移和增益誤差。圖 18. 代碼轉(zhuǎn)換圖NOTE單端信號(hào)測(cè)量，其中V

26、AINN = 0 V, VAINP = 0 V +FS，僅使用0000h 7FF0h的正向的代碼范圍。但是由于器件偏移，當(dāng)VAINP接近0 V時(shí)，ADS101x仍然可以輸出負(fù)碼。8.6寄存器映射ADS101x有4個(gè)寄存器，可以通過(guò)I2C接口使用地址指針寄存器訪問(wèn)。轉(zhuǎn)換寄存器包含最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。配置寄存器用來(lái)更改ADS101x的模式和查詢?cè)O(shè)備的狀態(tài)。另外兩個(gè)寄存器Lo_thresh和Hi_thresh用于設(shè)置比較器功能的閾值，在ADS1013中無(wú)效。8.6.1 地址指針寄存器 (address = N/A) reset = N/A對(duì)四個(gè)寄存器的訪問(wèn)都必須通過(guò)地址指針寄存器，見圖15圖 19.

27、 地址指針寄存器說(shuō)明：R/W=讀/寫；R自讀；W=只寫；-n=重置后值表 4. 地址指針寄存器字段描述BitFieldTypeResetDescription7:2ReservedW0h始終寫0h1:0P1:0W0h寄存器地址指針00 : （轉(zhuǎn)換寄存器）Conversion register01 : （配置寄存器）Config register10 : （低閾值寄存器）Lo_thresh register11 : （高閾值寄存器）Hi_thresh register8.6.2轉(zhuǎn)換寄存器 (P1:0 = 0h) reset = 0000h16位轉(zhuǎn)換寄存器包含二進(jìn)制補(bǔ)碼格式的最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在

28、通電之后，轉(zhuǎn)換寄存器被清0，并且在第一次轉(zhuǎn)換完成之前保持為0。圖 20. 轉(zhuǎn)換寄存器說(shuō)明：R/W=讀/寫；R自讀；W=只寫；-n=重置后值表 5. 轉(zhuǎn)換寄存器字段描述BitFieldTypeResetDescription15:4D11:0R000h12位轉(zhuǎn)換結(jié)果3:0ReservedW0h始終被讀為0h8.6.3配置寄存器 (P1:0 = 1h) reset = 8583h16位配置寄存器用于控制操作模式、輸入選擇、數(shù)據(jù)速率、滿量程范圍和比較器模式。圖 21. 配置寄存器說(shuō)明：R/W=讀/寫；R自讀；W=只寫；-n=重置后值表 6. 配置寄存器字段描述BitFieldTypeResetDes

29、cription15OSR/W1h操作狀態(tài)或單次轉(zhuǎn)換開始這個(gè)位決定設(shè)備的操作狀態(tài)。OS只能在休眠狀態(tài)下寫入，并且在轉(zhuǎn)換進(jìn)行時(shí)沒有效果。當(dāng)寫入：0 : 無(wú)效1 : 啟動(dòng)單次轉(zhuǎn)換(在休眠狀態(tài)下)當(dāng)讀?。? : 設(shè)備當(dāng)前正在執(zhí)行轉(zhuǎn)換1 : 設(shè)備當(dāng)前沒有執(zhí)行轉(zhuǎn)換14:12MUX2:0R/W0h輸入多路復(fù)用器配置(僅限ADS1015)這些位用于配置輸入多路復(fù)用器。這些位在ADS1013和ADS1014上不起作用。000 : AINP = AIN0和AINN = AIN1 （默認(rèn)）001 : AINP = AIN0和AINN = AIN3010 : AINP = AIN1和AINN = AIN3011 :

30、 AINP = AIN2和AINN = AIN3100 : AINP = AIN0和AINN = GND101 : AINP = AIN1和AINN = GND110 : AINP = AIN2和AINN = GND111 : AINP = AIN3和AINN = GND11:9PGA2:0R/W2h可編程增益放大器組態(tài)這些位用于設(shè)置了可編程增益放大器的FSR。這些位在ADS1013上不起作用。000 : FSR = 6.144 V(1)001 : FSR = 4.096 V(1)010 : FSR = 2.048 V （默認(rèn)）011 : FSR = 1.024 V100 : FSR = 0.

31、512 V101 : FSR = 0.256 V110 : FSR = 0.256 V111 : FSR = 0.256 V8MODER/W1h設(shè)備操作模式這個(gè)位控制操作模式0 : 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式1 : 單次轉(zhuǎn)換模式或休眠狀態(tài)（默認(rèn)）7:5DR2:0R/W4h數(shù)據(jù)速率這些位控制數(shù)據(jù)速率設(shè)置。000 : 128 SPS001 : 250 SPS010 : 490 SPS011 : 920 SPS100 : 1600 SPS （默認(rèn)）101 : 2400 SPS110 : 3300 SPS111 : 3300 SPS4COMP_MODER/W0h比較器模式(僅適用于ADS1014和ADS1015)這

32、個(gè)位配置比較器操作模式。這個(gè)位在ADS1013上不起作用。0 : 傳統(tǒng)比較器（默認(rèn)）1 : 窗口比較器3COMP_POLR/W0h比較器極性(僅適用于ADS1014和ADS1015) 這個(gè)位控制ALERT/RDY引腳的極性。這個(gè)位在ADS1013上不起作用。0 : 邏輯低（默認(rèn)）1 : 邏輯高2COMP_LATR/W0h鎖定比較器(只適用于ADS1014及ADS1015) 這個(gè)位控制無(wú)論是報(bào)警后的鎖定ALERT/RDY引腳還是轉(zhuǎn)換后是否在上限和下限閾值范圍內(nèi)的值的清除。這個(gè)位在ADS1013上不起作用。0 : 不鎖定比較器。ALERT/RDY引腳在報(bào)警后不鎖?。J(rèn)）1 : 報(bào)警后的ALERT

33、/RDY引腳一直保持鎖定狀態(tài)，直到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被主機(jī)讀取或適當(dāng)?shù)腟MBus警報(bào)響應(yīng)被主機(jī)發(fā)送為止。該設(shè)備以其地址進(jìn)行響應(yīng)，并且它是當(dāng)前報(bào)警ALERT/RDY引腳總線上的最低地址。1:0COMP_QUE1:0R/W3h比較器隊(duì)列和禁用(僅適用于ADS1014和ADS1015)這些位執(zhí)行兩個(gè)功能。當(dāng)設(shè)置為11時(shí)，比較器被禁用，ALERT/RDY引腳被設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)設(shè)置為任何其他值時(shí)，將使能ALERT/RDY引腳和比較器功能，設(shè)定值決定了在ALERT/RDY引腳報(bào)警之前所要求的的超過(guò)上下閾值的連續(xù)轉(zhuǎn)換次數(shù)。00 : 一次之后報(bào)警01 : 兩次之后報(bào)警10 : 四次之后報(bào)警11 : 禁用比較器并且設(shè)

34、置ALERT/RDY引腳為高阻態(tài)（默認(rèn)） 8.6.4 Lo_thresh (P1:0 = 2h) reset = 8000h and Hi_thresh (P1:0 = 3h) reset = 7FFFh Registers比較器使用的上、下限閾值以二進(jìn)制補(bǔ)碼格式存儲(chǔ)在兩個(gè)16位寄存器中。這個(gè)比較器是作為數(shù)字比較器使用的，因此，這個(gè)寄存器中的值必須隨著PGA設(shè)置的更改而更新。使能ALERT/RDY引腳的轉(zhuǎn)換就緒功能，需要通過(guò)設(shè)置Hi_thresh寄存器的MSB為1,和Lo_thresh寄存器MSB為0。如果要使用ALERT/RDY引腳的轉(zhuǎn)換就緒功能，Hi_thresh寄存器的值必須始終大于Lo

35、_thresh寄存器的值。閾值寄存器的格式如圖22。當(dāng)設(shè)置RDY模式，在單次轉(zhuǎn)換模式下，ALERT/RDY引腳輸出OS位，并在連續(xù)轉(zhuǎn)化模式下提供連續(xù)轉(zhuǎn)換就緒脈沖。圖 22. 低閾值寄存器說(shuō)明：R/W=讀/寫；R自讀；W=只寫；-n=重置后值圖 23. 高閾值寄存器說(shuō)明：R/W=讀/寫；R自讀；W=只寫；-n=重置后值Table 7. 低閾值寄存器和高閾值寄存器字段描述BitFieldTypeResetDescription15:4Lo_thresh11:0R/W800h低閾值15:4Hi_thresh11:0R/W7FFh高閾值9應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)NOTE以下應(yīng)用部分信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI

36、不保證其準(zhǔn)確性或完整性9.1應(yīng)用信息下面章節(jié)給出了在各種情況下使用ADS101x的示例電路和建議。9.11基本的連接ADS1015的I2C連接原理如圖24所示。圖24. ADS1015典型連接ADS101x的全差分電壓輸入對(duì)于連接具有適當(dāng)?shù)妥杩沟牟罘衷?如熱電偶和熱敏電阻)是理想的。雖然ADS101x可以讀取雙極差分信號(hào)，但這些設(shè)備不能接受任何輸入端的負(fù)電壓。ADS101x在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)引起瞬態(tài)電流。有必要在電源上加一個(gè)0.1-F旁路電容以防止額外的電流瞬間爆發(fā)。ADS101x接口直接連接標(biāo)準(zhǔn)模式，快速模式，和高速模式的I2C控制器。任何單片機(jī)I2C外設(shè)，包括主控和單主控I2C外設(shè)，操作ADS

37、101x。ADS101x不執(zhí)行時(shí)鐘拉伸(即設(shè)備從不將時(shí)鐘線拉低)，因此不需要提供此功能，除非其他時(shí)鐘拉伸設(shè)備在同一I2C總線上。在SDA和SCL線路上都需要上拉電阻，因?yàn)镮2C總線驅(qū)動(dòng)器是開漏輸出。這些電阻的大小取決于總線的運(yùn)行速度和總線線路的電容。阻值越高消耗的功率越少，但增加了總線上的傳輸時(shí)間，從而限制了總線速度。較長(zhǎng)母線有較高的電容，需要較小的上拉電阻來(lái)補(bǔ)償。不要使用阻值太小的電阻，因?yàn)榭偩€驅(qū)動(dòng)器可能無(wú)法拉總線。9.1.2 單端輸入ADS1013和ADS1014可以測(cè)量1個(gè)，ADS1015最多可以測(cè)量4個(gè)單端信號(hào)。ADS1013和ADS1014可以通過(guò)外部連接AIN1和GND來(lái)測(cè)量單端信

38、號(hào)。ADS1015通過(guò)配置配置寄存器中MUX2:0位來(lái)測(cè)量單端信號(hào)。圖25顯示了ADS1015的單端連接方案。單端信號(hào)的范圍從0 V到正電源或+FS，以較低的值為準(zhǔn)。負(fù)電壓不能應(yīng)用于這些設(shè)備，因?yàn)锳DS101x只能接受相對(duì)于地的正電壓。ADS101x不會(huì)在輸入范圍內(nèi)失去線性。ADS101x提供FSR的差分輸入電壓范圍。單端配置只使用滿量程輸入電壓范圍的一半。不同的配置使ADC的動(dòng)態(tài)范圍最大化，并且比單端配置提供更好的共模噪聲抑制。注:為清晰起見，數(shù)字引腳連接省略。 圖 25. 測(cè)量單端輸入ADS1015還允許AIN3通過(guò)適當(dāng)設(shè)置MUX2:0位作為測(cè)量的公共點(diǎn)。AIN0, AIN1, AIN2都

39、可以和AIN3來(lái)測(cè)量。在這個(gè)配置中，ADS1015輸入運(yùn)行，其中AIN3作為公共點(diǎn)。這種能力提高了單端配置的可用范圍，因?yàn)楫?dāng)GND V(AIN3) VDD時(shí)允許負(fù)差分電壓；但是，不提供共模噪聲衰減。9.1.3 輸入保護(hù)ADS101x是在一個(gè)小尺寸低電壓環(huán)境下加工制造。模擬輸入的特點(diǎn)是供電線上的保護(hù)二極管。然而，這些二極管的處理電流的能力是有限的，ADS101x可能被線上長(zhǎng)期超過(guò)300 mV的模擬輸入電壓永久損壞。防止過(guò)電壓的一種方法是在輸入線路上放置限流電阻。ADS101x模擬輸入可以承受的連續(xù)電流為10mA9.1.4未使用的輸入和輸出要么使為使用的模擬輸入浮空，要么連接到中位電壓（midsupply）或VDD?？梢詫⑽词褂玫哪M輸入連接到GND，但是有可能導(dǎo)致比前面所述產(chǎn)生更高的泄露電流。要么將NC（未連接）引腳，要么將NC引腳連接到GND。如果ALERT/RDY輸出引腳沒有使用，保持引腳未連接或使用弱上拉阻將引腳連到VDD上。9.1.5模擬輸入濾波模擬輸入濾波有兩個(gè)用途:1. 限制采樣過(guò)程中混疊的影響2. 減少外部噪聲作為測(cè)量的一部分當(dāng)輸入信號(hào)中的頻率分量高于ADC采樣頻率(也稱為Nyquist頻率)的一半時(shí)，就會(huì)發(fā)生混疊。這些頻率分量折返回來(lái)，在低于采樣頻率的一半的實(shí)