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ADS1247在温度变送器中的应用经验教训总结 发布时间:2020-02-18 阅读人数:

ADS1247简介


ADS1247是24位模数转换器,在温度变送器产品中被广泛采用,个人认为,比ADI的AD7793更好用一些。该芯片至少已经有6年的历史了,不属于新推出的芯片了,因此,即使芯片有一些BUG或者瑕疵或者缺陷,到目前为止,也会得到矫正了。该芯片的历史并不算长,市场上罕有搞芯片的拆机件。该芯片的市场价格在25元人民币左右,售价一直比较稳定。

该芯片的引脚数为20个引脚,采用TSSOP封装。ADS1247有一位大哥,叫ADS1248,同时也有一位小弟,叫ADS1246。

ADS1247在温度变送器中的应用经验教训总结

ADS1247各部分详解

1,ADS1247的封装,封装算得上比较紧凑,TSSOP-20封装。大约占据1平方厘米的PCB空间。笔者认为,TSSOP分装,比QFN封装更有利于前期产品的研发、测试以及小批量。QFN封装难于手工焊接,不利于调试。

2,ADS1247的基准,参照数据手册,ADS1247集成了一个典型温漂为8ppm、最大温漂为15ppm的2.048V电压基准。该电压基准的最大输出能力为1.5mA,在用作基准对芯片意外使用的时候,尽量应该减小该电压基准的电流输出,从而完全发挥该基准的高精度和低温漂性能。ADS1247的电压基准在使用的时候,通常至少并联1uF陶瓷电容+100nF的陶瓷电容。2.048V电压基准有大约几百欧姆的内阻,再次强调,外用时,尽量尽量减小电流输出,从而减小误差和噪声水平。

3,ADS1247的供电。ADS1247的模拟供电电压为2.7-5.5V,数字供电电压为2.7-3.6V,模拟地和数字地为不同的地。是使用2.048V电压基准的时候,硬件电路上应该确保VREF-和AGND引脚相连。如果想简单,模拟地和数字地可以使用同一个电源,缺点是拉低24位ADC才能达到的高分辨率和高精度性能。如果期望充分挖掘性能,则应该使用不同的电源,AVDD和VDD分辨来自模拟电源和数字电源。需要注意的是,给数字电源3.3V来两级阻容低通滤波,再供给给AVDD,也是可以的的。因为数字电源中的噪声成分为高频噪声,经过两级阻容低通滤波之后,能够滤出大部分高频噪声。而ADS1247的AVDD的电源抑制比在低频时可达到可达到100dB,因此采用两级,至少两级阻容滤波对于采用数字电源给ADS1247 的模拟电源供电是必不可少的。模拟地和数字地之间采用一个10欧姆的电阻或者低阻值的电感或者磁珠相连,进一步减小数字电源对模拟测量的干扰。需要注意的是DVDD之后接低压降的LDO再给ACDD供电是多此一举的,因为绝大部分的LDO无法显著滤出高频噪声。

4,为了充分挖掘ADS1247 24位ADC的高分辨率和高精度特性,可以采用专门的外部基准,提高最终的测量精度和稳定性。如采用更低温漂系数的电压基准REF5025或REF5020,使得模数转换的温漂系数将地址3-8ppm/℃。

5,ADS1247的功耗处于较低水平,正常工作是的电流消耗在200uA-800uA之间。



对ADS1247应用说明

在温度变送器的设计中,ADS1247无法单独使用,必须和MCU即使微控制器或者叫单片机一起使用。ADS1247和单片机相连的引脚一共有7个,RESRT引脚可采用阻容接地,在上电瞬间,完成复位,也可与单片机引脚直接相连,单片机初始化后,复位ADS1247。CS引脚也可与DGND相连。这样与单片机引脚相连的就剩下了START DREADY,DOUT DIN SCLK了。

24位模数转换器ADS1247的复位。

复位有三种方式:(1)阻容复位;(2)单片机引脚链接RESET引脚复位;(3)单片机通过SPI接口发出RESET命令复位。三种复位方式均可。不过,在前两种复位方式中,RESET引脚为低电平至少四个SCLK周期,才能成功完成复位,且复位后的1ms(数据手册是0.6ms至少)以内,SPI接口是无效的,不能立刻发送命令以及对ADS1247进行其他的操作。

需要注意的是,ADS1247的DVDD的上电,上电至少1.5ms(4.096MHz内部震荡频率的情况下),SPI接口才有效,这个特性和大部分同类型芯片一样,刚上点的瞬间,芯片尚未完全可操作,如果单片机初始化很快,需要适当延时,等待ADS1247完成上电操作。

时钟源选择,CLK引脚置低,则自动选择ADS1247内部时钟源,为4.096MHz,否则选择外部时钟源,且外部时钟从CLK引脚输入。通常情况下将CLK连接之DGND引脚,以选择内部时钟源。

CS引脚,为片选引脚,CS仅仅影响SPI接口的通讯,不影响芯片的AD转换,不影响 DREADY引脚的状态。在应用中CS引脚可以始终为低电平,即接数字地。



应用过程中的经验和教训

1,VREFOUT和VREFCOM之间,的陶瓷电容的容量不低于10uF+100nF,过低的容值无益于减小测量波动量。

2,CS引脚可直接接地,从而解放单片机有限而宝贵的引脚资源。

3,RESET引脚可通过阻容接地,电阻值选择10KΩ,电容选择1uF的陶瓷电容,从而简化硬件电路和软件设计。

下一步改进思路



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