AD7714在压力测量中应用

一、引 言
　　压力传感器输出一般是毫伏级的微弱信号，传统的测量方法是在A/D转换之前增加一级高精度的测量放大器，因而系统较为复杂。AD7714是美国Analog Devices公司（AD）推出的24-Bit (-( ADC家族AD771X系列中的新品，适用于低频、高精度工业级转换。该器件具有完整的模拟前端，可以直接测量传感器输出的直流微弱信号，转换精度达到24位无误码。采用三线串行口与微控制器或DSP系统联接，通过软件编程可以对增益、信号极性、输入通道作出设置。该芯片具有自校准、系统校准和背景校准功能，可以消除零点误差、满量程误差及温度漂移的影响。该器件适用于便携式工业仪表，便携式重量计，循环供电系统和压力传感器。

　　二、主要特性
　　*24位无误码 0.0015%非线性度
　　*3个完全差分输入或5个准差分输入端口 增益1~128
　　*3V或5V工作电压
　　*低噪声（<150nVrms）
　　*低电流（350μA），待机（5μA） 低通滤液器具有可编程截止频率功能
　　*具有读写校准系数能力
　　AD7714的功能框图如图1所示。

　　DIP/SOIC封装的AD7714具有24个引脚，分述如下：（1）SCLK外部串行时钟输入端；（2）MCLKIN；（3）MCLKOUT主时钟信号端；（4）POL时钟极性控制端；（5）同步控制端；（6）RESET复位端；（7）、（8）、（9）、（10）、（16）、（17）分别为AIN1～AIN6模拟信号输入端；（11）待机控制端；（12）A；（13）BUFER控制端；（14）、（15）REFIN端；（18）AGND；（19）端；（20）端；（21）DOUT数据输出端；（22）DIN数据输入端；（23）D；（24）DGND。

　　三、压力测量的典型应用
　　AD7714只需要极少的外部元件便可以构成一个高精度的测量仪表，利用串行接口可以和68HC11、8xC51等各种微处理器联接。本文根据笔者的实际应用，介绍AD7714与最常用的80C31联接，组成一个压力测量系统。具体电路见图2。
  

　　图中可以看出，AD7714除了晶振和微调电容以外，几乎无需其他元件。参考电压由电桥激励电源通过分压电阻R1、R2提供、可以消除因激励电压变化引起的测量误差。
　　AD7714工作电源有模拟电源(AVDD)和数字电源(DVDD)之分，不需要特定的加电顺序，可以先加AVDD或DVDD电源。需要注意，在REFIN、AIN和其他逻辑输入引脚加入信号之前、应给AD7714电源接通，以免发生闭锁(Latch-up)。
　　安装AD7714的印刷线路板，应将模拟和数字部分分隔开，限制在特定的区域内。AGND和DGND应当一点连接，为星形接地点，尽量靠近AD7714的位置。另外，应将模拟地布置在器件的下面，而不要将数字地布置在下面，地线和电源线尽可能粗些。

　　四、编程要点
　　AD7714具有八个片内寄存器，通过对片内寄存器的编程，可以实现通道选择、增益选择、滤波频率选择、转换周期选择、自动校准和AD转换等功能。对AD7714的任何一种操作，必须首先对通信寄存器写入相应代码，然后才能对其他寄存器读写。
　　AD7714的大多数寄存器是8位寄存器，只有数据寄存器、零点校准寄存器和满量程校准寄存器是16位或24位寄存器。对于8xC51或68HC11等8位微处理器来说，16位或24位寄存器数据，需要分2个字节或3个字节进行读写操作。
　　图3示出一个AD7714自校准操作的程序流程图。
　　因篇幅有限，有关AD7714的各种工作模式、校准操作等未能详细介绍，请参阅Analog Devices 公司的AD7714数据手册。