在一些实时数据采集与信息处理电路中，要满足数据采集的精度和速度要求，以必须采用分辨率高，转换速度快的AD转换器。MAX194是一种性能优越的高精度、带采样保持的高速度十四位串行AD转换器。笔者在课题实践中应用了MAX194芯片取得了很好的效果。由于MAX194的输出方式是串行输出而与一般的并行输出方式不同，因此，在与MC51系列单片机通信时有一些需要注意的事项。在此笔者把在应用中遇到的问题及解决方法作以介绍。
1 工作原理及结构
MAX194 的工作原理框图如图1所示。它主要由主DAC、控制逻辑、比较器和校准DAC组成。主DAC用于产生与输入模拟信号进行比较的模拟信号，它的内部结构与一般模数转换器内部的DAC不同，它没有采用T型电阻网络，而是由带二进制权值的电容阵列组成（见图2）.模拟电子开关受数字量的数字代码控制，代码为0时开关接地，代码为1时开关接到参考电压上。这样，d13为1而其它为0时，VA=VREF/2；当d12为1而其它为0时，VA=VREF/2 2；依次类推，直到当d0=1而其它为0时，VA=VREF/2 14。根据叠加原理，总的等效电势为：
VA=d13VREF/2+d12VREF/2 2……+d0VREF/2 14
以单极性输入为例，其具体的转换过程如下：
（1）将电容的自由端均接在AIN，以使电容充电得到电压VAIN。
（2）将最高位电容接参考电压，其它电容的自由端接地，以使VA=VAIN，即d13=1而其它位为0，这时，VA=VREF/2-VAIN，当VA<0 即VAIN
（3）要通过比较器和控制逻辑来确定次高位，依次向下类推，经过16次比较以可以使转换结束（包括两位附加位）。需要说明的是：图中的DUMMY电容是为了使它前面的电容具有权值而设置的，其本身没有权值。而由电容组成DAC将使MAX194具有采样保持功能，也就是电路不需加采样保持部分。
另外，MAX194自身具有校准功能，可在上电时进行校准。当外部环境改变时（如温度变化，电源电压改变等），还可以人为地置RESET为0时进行校准。
2 管脚排列及功能
MAX194的管脚排列如图3所示。它采用16脚DIP封装，各管脚的功能如下：
引脚1（BP/UP/SHDN）为三态输入，此脚悬空，则模拟信号以双极性方式输入；接高电平时以单极性输入；接低电平时则以10μA的关闭模式工作。
引脚10(RESET)接低电平时停止工作，并在上升沿开始校准。
引脚9（CONV）变低后，A/D转换开始。
引脚7（EOC）为转换结束输出。转换结束时输出低电平，到一下次转换开始时再变成高电平。
引脚2（CLK）外接转换时钟，最大频率为1.7MHz；引脚3(SCLK)如果在转换结束后读取结果，则以SCLK的频率读取。它可以与CLK的频率不同，最大为5MHz。
引脚5（DOUT）为串行数据输出脚，先输出最高位。
引脚8（CS）为片选信号，允许串行输出。
引脚12（REF）为参考电压输入端，输出范围为0～5V。
引脚11（AIN）为模拟输入，输入范围为0～VRFEF或-VREF～+VREF。
引脚6，14（DNCD，AGND）分别为数字地，模拟地。
引脚4，16（VDDD，VDDA）分别为+5V数字电源，+5V模拟电源。
引脚11，15（VSSD，VSSA）分别为-5V数字电源，-5V模拟电源。
3 MAX194的应用电路
MAX194可广泛应用于工业控制，测量，数字信号处理等方面。
图4为笔者在锅炉测温系统中用MAX194与单睡机进行接口的接口电路，该接口将CS接P2.7脚，并由软件发出片选信号。用于转换的时间脉冲CLK由89C51的ALE脚产生。89C51的TXD经非门接SCLK，以用做读取数据的时钟。
读出转换结果有两种方式，一种是在转换的过程中以CLK的时钟频率读出，另一种是在转换结束后以SCLK的时钟频率读出。笔者选择在转换结束后读取结果的方式（第二种）。该方式在转换结束以后，当EOC变低并且在CS也为低时，在DOUT上输出最高位，之后在SCLK的下降沿依次输出其它位。SCLK允许的最高频率是5MHz。图5为其时序图。
图中，tCONV为转换时间；tCSS为CS下降模沿的时间；tCSH为SCLK最后一个下降沿至CS上升沿的时间。
4 注意事项
采用图4电路进行接口设计时，应注意以下几点；
（1）Tcss必须大于75μs，应在程序中先置CS为零，然后再发转换开始信号。
（2）转换开始脉冲必须与转换时钟同步，为此在P1.0和ALE之间应加一个或门后再接至CONV，以确保同步。
（3）在TXD直接至SCLK相连时，由于89C51在TXD的下降沿读数，而TXD（SCLK）的第一个下降沿以开始输出次高位，这样以会丢失最高位。为此，可在TXD与SCLK之间接一个反相器，这样在TXD的下降沿读入数据时，即可在TXD的上升沿（SCLK的下降沿）使DOUT输出数据。由于读入数据和输出数据是分时进行的，因而保证了这种先读出最高位，再输出次高位的全数据输出方式。
（4）由于在收缓冲器SBUF中，数据的存储顺序为：
所以要在程序中重新排列其顺序，图6为其程序框图，具体的程序如下：
ADZHUAN：CLR PSW
CLR C
CLR P2.7
MOV P0，#02H
MOV R1，#03H
SETB P1.0
CLR P1.0
SETB P1.0
SETB P3.2
HERE：JB P3.2，HERE
LOOP：MOV SCON，10H
WAIT1：JNB RI，WAIT1
MOV A，SBUF
MOV @R1，A
INC R1
DJNZ R0，LOOP
SETB P2.7
LCALL EXCH
RET
EXCH：MOV R1，30H
MOV A，#00H
CLR C
MOV R7，#08H
LOOP0：XCH A，R1
RRC A
XCH A，R1
RLC A
DJNZ R7，LOOP0
MOV 32H，A
MOV R1，31H
MOV A，#00H
CLR C
MOV R7，#08H
LOOP1：XCH，A，R1
RRC A
XCH A，R1
RLC A
DJNZ R7，LOOP1
MOV 33H,A
RET
关键字：A/D转换器 MAX194
编辑：探路者 引用地址：14位串行A/D转换器MAX194的特性及应用
1 工作原理及结构
MAX194 的工作原理框图如图1所示。它主要由主DAC、控制逻辑、比较器和校准DAC组成。主DAC用于产生与输入模拟信号进行比较的模拟信号，它的内部结构与一般模数转换器内部的DAC不同，它没有采用T型电阻网络，而是由带二进制权值的电容阵列组成（见图2）.模拟电子开关受数字量的数字代码控制，代码为0时开关接地，代码为1时开关接到参考电压上。这样，d13为1而其它为0时，VA=VREF/2；当d12为1而其它为0时，VA=VREF/2 2；依次类推，直到当d0=1而其它为0时，VA=VREF/2 14。根据叠加原理，总的等效电势为：
VA=d13VREF/2+d12VREF/2 2……+d0VREF/2 14
以单极性输入为例，其具体的转换过程如下：
（1）将电容的自由端均接在AIN，以使电容充电得到电压VAIN。
（2）将最高位电容接参考电压，其它电容的自由端接地，以使VA=VAIN，即d13=1而其它位为0，这时，VA=VREF/2-VAIN，当VA<0 即VAIN
（3）要通过比较器和控制逻辑来确定次高位，依次向下类推，经过16次比较以可以使转换结束（包括两位附加位）。需要说明的是：图中的DUMMY电容是为了使它前面的电容具有权值而设置的，其本身没有权值。而由电容组成DAC将使MAX194具有采样保持功能，也就是电路不需加采样保持部分。
另外，MAX194自身具有校准功能，可在上电时进行校准。当外部环境改变时（如温度变化，电源电压改变等），还可以人为地置RESET为0时进行校准。
2 管脚排列及功能
MAX194的管脚排列如图3所示。它采用16脚DIP封装，各管脚的功能如下：
引脚1（BP/UP/SHDN）为三态输入，此脚悬空，则模拟信号以双极性方式输入；接高电平时以单极性输入；接低电平时则以10μA的关闭模式工作。
引脚10(RESET)接低电平时停止工作，并在上升沿开始校准。
引脚9（CONV）变低后，A/D转换开始。
引脚7（EOC）为转换结束输出。转换结束时输出低电平，到一下次转换开始时再变成高电平。
引脚2（CLK）外接转换时钟，最大频率为1.7MHz；引脚3(SCLK)如果在转换结束后读取结果，则以SCLK的频率读取。它可以与CLK的频率不同，最大为5MHz。
引脚5（DOUT）为串行数据输出脚，先输出最高位。
引脚8（CS）为片选信号，允许串行输出。
引脚12（REF）为参考电压输入端，输出范围为0～5V。
引脚11（AIN）为模拟输入，输入范围为0～VRFEF或-VREF～+VREF。
引脚6，14（DNCD，AGND）分别为数字地，模拟地。
引脚4，16（VDDD，VDDA）分别为+5V数字电源，+5V模拟电源。
引脚11，15（VSSD，VSSA）分别为-5V数字电源，-5V模拟电源。
3 MAX194的应用电路
MAX194可广泛应用于工业控制，测量，数字信号处理等方面。
图4为笔者在锅炉测温系统中用MAX194与单睡机进行接口的接口电路，该接口将CS接P2.7脚，并由软件发出片选信号。用于转换的时间脉冲CLK由89C51的ALE脚产生。89C51的TXD经非门接SCLK，以用做读取数据的时钟。
读出转换结果有两种方式，一种是在转换的过程中以CLK的时钟频率读出，另一种是在转换结束后以SCLK的时钟频率读出。笔者选择在转换结束后读取结果的方式（第二种）。该方式在转换结束以后，当EOC变低并且在CS也为低时，在DOUT上输出最高位，之后在SCLK的下降沿依次输出其它位。SCLK允许的最高频率是5MHz。图5为其时序图。
图中，tCONV为转换时间；tCSS为CS下降模沿的时间；tCSH为SCLK最后一个下降沿至CS上升沿的时间。
4 注意事项
采用图4电路进行接口设计时，应注意以下几点；
（1）Tcss必须大于75μs，应在程序中先置CS为零，然后再发转换开始信号。
（2）转换开始脉冲必须与转换时钟同步，为此在P1.0和ALE之间应加一个或门后再接至CONV，以确保同步。
（3）在TXD直接至SCLK相连时，由于89C51在TXD的下降沿读数，而TXD（SCLK）的第一个下降沿以开始输出次高位，这样以会丢失最高位。为此，可在TXD与SCLK之间接一个反相器，这样在TXD的下降沿读入数据时，即可在TXD的上升沿（SCLK的下降沿）使DOUT输出数据。由于读入数据和输出数据是分时进行的，因而保证了这种先读出最高位，再输出次高位的全数据输出方式。
（4）由于在收缓冲器SBUF中，数据的存储顺序为：
所以要在程序中重新排列其顺序，图6为其程序框图，具体的程序如下：
ADZHUAN：CLR PSW
CLR C
CLR P2.7
MOV P0，#02H
MOV R1，#03H
SETB P1.0
CLR P1.0
SETB P1.0
SETB P3.2
HERE：JB P3.2，HERE
LOOP：MOV SCON，10H
WAIT1：JNB RI，WAIT1
MOV A，SBUF
MOV @R1，A
INC R1
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SETB P2.7
LCALL EXCH
RET
EXCH：MOV R1，30H
MOV A，#00H
CLR C
MOV R7，#08H
LOOP0：XCH A，R1
RRC A
XCH A，R1
RLC A
DJNZ R7，LOOP0
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LOOP1：XCH，A，R1
RRC A
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DJNZ R7，LOOP1
MOV 33H,A
RET
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双通道12位串行A/D转换器MAX144及其应用
１ 主要特点
ＭＡＸ１４４是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的新型双通道１２位串行模数转换器，它具有自动关断和快速唤醒功能，且内部集成有时钟电路，采样／保持电路；同时具有转换速率高、功耗低等优点，特别适合于由电池供电且对体积和精度有较高要求的智能仪器仪表产品。ＭＡＸ１４４的主要特点如下：
●单电源供电电压范围为＋２．７～＋５．２５Ｖ；
●带有两路模拟信号输入通道ＣＨ０和ＣＨ１其模拟信号电压范围为０～ＶＲＥＦ；
●采样频率最高可达１０８ｋｓｐｓ；
●功耗低， 当ＶＤＤ为３．６Ｖ，且在采样频率达到最大值１０８ｋｓｐｓ时，功耗仅３．２ｍＷ；
●具有与ＳＰＩ／ＱＳＰＩ／ＭＩＣＲＯＷＩＲＥ兼容的串行接口。
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ＭＡＸ
[模拟电子]
一种1.9V供电、8位3.0GSPS A/D转换器设计
引言 随着计算机技术、多媒体技术、信号处理技术、微电子技术的不断发展，模数(A/D)转换器的应用已经逐渐渗透到生活中的各个领域。在许多现代先进电子系统的前端和后端都要用到GHz以上高性能 A/D转换器 ，以改善数字处理系统的速度和性能，特别是诸如高端 示波器 、数字机顶盒、激光多普勒测速、医疗成像系统以及包括无线电话和基站接收机在内的现代数字通信系统应用对高速、高性能 A/D转换器 的需求不断增加。这些应用对数据采集系统中的模拟输入带宽、采样速率、信噪比等技术指标都提出了越来越高的要求，超高速 A/D转换器 已经成为当前国内外研究的热点。 转换器结构及电路设计 在超高速A/D转换器的设计中，一般多采用全并行
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A/D转换器原理
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