Входные цепи для внешнего АЦП к микроконтроллеру
Внешний АЦП применяют в следующих случаях:
- при отсутствии в МК своего внутреннего АЦП;
- при необходимости повышенной точности и скорости измерений;
- если требуется «настоящий» многоканальный съём данных без мультиплексирования и переключения во времени.
По способу сопряжения с МК внешние АЦП разделяются на параллельные и последовательные. Первые из них содержат многоканальный тракт и синхронную шину, с которой периодически снимаются данные (Рис. 3.6, а...г). Вторые — используют стандартные микросхемы АЦП разрядностью 8... 16 бит. Сопрягаются они с МК при помощи двух-, трёх- или четырёхпроводных интерфейсов связи, подобных I2C, SPI (Рис. 3.7, а...г).
Рис. 3.6. Схемы подключения внешних параллельных АЦП к МК:
а) шестибитный АЦП с буферными инверторами. На конденсаторе С2 выделяется среднее напряжение входного сигнала. С резисторов напряжение подаётся на пороговые элементы DDL Изменяя сопротивления резисторов R2...R6, можно сформировать нелинейный ;
б) четырёхбитный АЦП на логической микросхеме DDI, элементы которой охвачены обратной связью через резисторы R4...R9. Частота выборок определяется частотой опроса линий порта. Входное сопротивление АЦП — десятки килоом, входная частота не более 3 МГц;
в) простейший восьмибитный АЦП. Если на входах МК находятся триггеры Шмитта, то надо учитывать гистерезис. Резистор RI подбирается так, чтобы максимальное напряжение па входе верхней линии МК не превышало 5 В. Конденсатор С1 фильтрует сигнал;
г) нестандартное применение светодиодного драйвера DAI (фирма Panasonic) в качестве АЦП. Сигналы на пяти выходах микросхемы DAI монотонно переходят из ВЫСОКОГО в НИЗКИЙ уровень по мере повышения амплитуды входного сигнала (логарифмическая шкала).
Рис. 3.7. Схемы подключения внешних последовательных АЦП к МК:
Последовательный 12-битный АЦП DA1 (фирма Burr-Brown) и МК питаются от разных напряжений. Согласование уровней обеспечивают резисторы RI, R2. Резистор R3 поддерживает ВЫСОКИЙ уровень на выводе CS (Chip Select) при сбросе МК. Для повышения точности преобразования рекомендуется поставить в цепь питания +5 В микросхемы DA1 стандартный LC-фильтр, состоящий из катушки индуктивности (10 мкГн, последовательно с VDD и VREF) и керамического конденсатора (0.1 мкФ, параллельно к общему проводу GND).
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)