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[摘要]在计算机测量控制及信号处理中,数据采集起着十分重要的作用。在自动化程度较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制
7 b# n& E' S u放大器的增益，因此介绍了一种寬带宽、增益可数控的AD8321芯片，具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单片机进行串行通信等优8 O$ j7 y( ?- V0 i; u# H0 h
点，十分适合在数据采集系统做前置放大。具体给出了芯片的管脚功能说明、内部结构、基本参数及与SPI接口连接，然后做出了在高速数
, r& G2 T: |' n$ H3 }据采集系统中AD8321与MCS-51单片机的接口方法及软件程序。通过调试，得到了较好的应用，在费用方面也较廉价。
; w' @; N. w% N+ m$ d[关键词] AD8321; 高速数据采集系统; MCS-51单片机; SPI 接口1 W* ~& T5 ]0 W0 j
1引言* U9 w3 U' V7 ]7 t
9 Z4 w* c, R5 L: Y! \" Y
在计算机测量t、 控制及信号处理中，数据采集起着十分重要的作& L) R9 m3 H! \" A' v8 K6 a
用，数据采集是获取信息的一种重要的手段。随着科学技术的发展，数 @9 A- V N f7 O- t9 Z
据采集技术得到了越来越广泛的应用，同时人们对数据采集的各项技术
4 X- l& T' m8 X& D$ R6 f+ R指标:如采样频率、分辨率、输入范園等方面提出了更高的要求，尤其
0 w( s3 ~: P( O) J* E, U是采样频率和分辨率是设计者和使用者共同关注的重要问题。于是高速) {! E7 P( c& z; H3 W) T
和超高速数据采集系统应运而生并且得到了很大的发展。
' a9 B5 l6 m& m( v2 Q在此系统中，高频模拟信号输入到AD8321,经程控放大后再输
2 }0 n$ V- E1 @6 O6 \- e# f: [送到具有采样/保持功能的模数转换器中。因为采样频率为高频，所以: H+ _3 [/ d2 J. N2 Y& b
在AD后接-个RAM,将数据暂时存放在里面，然后再传送给计算
1 f9 w0 ?" M4 a( W s% m) t+ r机。在信号调理模块的核心问题是如何确定放大增益，由计算机将所需
1 i7 Q+ Z* u( {放大增益告知单片机，单片机再将控制字传给AD8321,从而在信号调
- M1 h# Y1 s0 r8 X# M' F理模块输出合适的放大信号给数据采集模块。
( l- i* M0 w) @5 k+ }8 ~在高速数据采集系统中，现场输入信号是高频的模拟信号，信号
- Z$ H% g2 T; h% M, |: n6 a$ S变化的范围都比较大，如果采用单-的增益放大，那么放大以后的信号$ s0 ]0 W* u, F; T; X; B) V
幅值有可能超过AD转换的量程，所以必须根据信号的变化相应地调
8 g1 F" H+ U3 U7 D8 J整放大器的增益。在自动化程度较高的系统中,希望能够在程序中用软
6 N) f, r4 }" |) u件控制放大器的增益，AD8321 正是这样一-种具有增益可编程功能的/ t6 E/ L. ?+ ]) I! h' x
芯片。AD8321是美国ADI公司生产的一种增益可编程线驱动器，可
6 F$ v( k5 S7 l/ e* Y8 J广泛应用于多种领域。它具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单. A7 ?% ^8 w! a' l
片机进行串行通信等优点，十分适合在数据采集系统做前置放大。5 N+ S/ J) x& L8 i5 j* K; q6 j
2 AD8321介绍( p1 i" a9 K0 V$ j! E
在我们的设计中选用该芯片是因为它具有两个很显著的优点: 1)带
2 R* F) l$ D0 i' p7 Q- r8 q宽高达235MHz,可充分满足高频信号很宽的输入范围; 2)增益可数0 b& _* C& S3 S
控。AD8321应用SPI接口技术与主控制器之间进行通信,便于调试。; Y. \) c; Q4 G) f5 P; M6 {
21 AD8321 引脚介绍 M* ^" v0 E. v. T5 B9 \# Q# O+ p
DIP封装的AD8321的引脚排列见图2,其管脚描述见表1。22 AD8321 的内部结构及基本连接, n6 J+ q0 _" x g' t6 W
AD8321在前向模式下由4个模拟功能模块组成，即衰减中心、7 b/ c u# v$ s
数据锁存器、数据移位寄存器和放大器。前向放大器可允许单端或多端" c; ^0 @$ @6 Q: n
输入，并可提供最大为12dB的衰减。如果输入被用在不同的组态上， W( J; S3 d9 `
那么，输入信号必须180度异相且为相同的幅度，这能确保适当的增
4 G$ d/ F& ]# z" D! ~$ _益精度和谐波性能。
! e+ i4 @1 u: h2 X在AD8321的应用中要注意以下几点:
4 I1 O% b6 G* O7 z1 u1)应给AD8321提供优质(如低噪) 的单个9V电源。尽管
7 t7 t, I3 ~( x) _4 UAD8321电路在低于9V时能运行,但是不会有最佳的性能。
% F1 H3 B; T5 v! Q/ J2)在AD8321的电源输入端应接一10uF的电容为低频信号退
/ x! d1 q/ |/ g5 B$ j耦。更重要的是，5个0.1uF退耦电容必须连在5个电源端9 r- _- A) W$ ~# [ r
7,8,9,17,20上。一个0.1uF电容应P12连至管脚BYP1和
) R- v( y, i5 ?7 T S; N6 i/ ZBYP2为器件的内部接点去耦，所有的六个地端必须接到公共地上。7 |! k; z. ~( ?. T
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发表于 2020-1-19 18:11
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