ADuC7026的ADC外设工作模式详解
0赞ADuC7026的ADC外设是一种对输入采样电压进行逐次逼近(SAR)的体系结构。这种结构可以在三种不同的模式下运行,即差分模式,伪差分模式和单端模式。
1.差分模式
ADuC026有一个基于两个电容式DAC结构的逐次逼近ADC。图1和图2分别显示了ADC在采样阶段和转换阶段,ADC的简化图表。ADC模块由逻辑控制单元,逐次逼近模块(SAR)及两个电容式DAC共同组成。在图1(采样阶段)中,SW3闭合,SW1和SW2在A位置。比较器保持在一个稳定的状态,并且采样电容阵列在输入端获得差分信号。

图1ADC采样阶段
如图2所示,当ADC启动一个转换时,SW3打开,然后SW1和SW2移到B位置。这样就使得比较器失去平衡。一旦转换开始,两个输入端都被断开。控制逻辑单元和电压重新分配DAC,被用于去增加或减掉来自于采样电容阵列的固定电压值,从而使比较器重新回到平衡状态。当比较器再一次达到平衡状态时,转换过程结束。控制逻辑单元产生ADC的输出编码。驱动 VIN+和VIN-引脚的各源电路的输出阻抗必须匹配,否则,两输入存在不同的电压建立时间,导致错误。

图2 ADC转换阶段
差分信号的幅度大小为两输入引脚信号的差值。所以,差分信号的最大幅度也就是-VREF到+VREF的峰-峰值(即2×VREF),这是不考虑共模信号(CM)的情况。共模信号是指两个信号的平均值,例如(VIN+ + VIN-)/2,也就是两个输入信号的平均电压。这种模式导致每个输入范围为共模CM±VREF/2。这种电压信号必须由外部设置,并且其输入范围随VREF变化而变化。
在完全差分模式下,以补码的形式输出。其中,当使用2.5V参考时,1LSB=2×2.5V/4096=1.22mV。设计的代码跳变发生在连续的整值LSB值的中间(即1/2LSB、3/2LSB、5/2LSB、…、FS-3/2LSB)。

2.伪差分模式
在伪差分模式下,Channel-连接到Vin-引脚。SW2在A位置(Channel-)和B(VREF)位置之间转换,VIN-引脚必须接地或低电平,VIN+引脚的输入信号可在VIN-到VREF+VIN-之间变化。

图4 ADC工作在伪差分模式
3.单端模式
在单端模式下,SW2一直在内部接地。VIN-引脚悬空。VIN+引脚输入信号范围为0~VREF 。

图5 ADC工作在单端模式
在伪差分和单端模式下,输入电压范围是0~VREF,输出编码为标准二进制码。其中,当使用2.5V参考源时,1LSB=2.5V/4096=0.61mV或610uV。理想的代码跳变发生在连续的整值LSB值的中间(即1/2LSB、3/2LSB、5/2LSB、…、FS—3/2LSB)。

