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  • 产品名称: AD采集系统耐高温八通道十八位HJ2860
  • 产品编号: HJ2860
  • 上架时间: 2015-04-03
  • 浏览次数: 183

一、概述

HJ2860是一款专门为耐高温(≥+200)应用设计的8通道差分18位同时采集A/D转换系统。它由输入箝位、二阶抗混叠模拟滤波器、采样/保持器、18位电荷再分布逐次逼近ADC、可编程数字滤波器、高速并行接口、精密参考源、低压差调整源、系统集成处理器(ISP)、驱动器等组成。可通过SPIUARTI2C等方式与上位机通信,方便用户快速采集(最高200ksps)和处理被测模拟量。支持在线非侵入式编程,用户可利用其中的64kBflash来定义,最终的功能和温度建模修正。

该电路特别适合于石油钻井旋转导向、测斜仪、飞行器惯导控制和多相电机控制等同步高速数据采集系统领域。其主要特点有:

l八路同步采集,可采集同一时刻,同一坐标点各传感器的数据

l模拟输入电压范围±5V,±10V                  

l内置单端转差分输入级

l内置半双工收发器                                

l输入阻抗≥1MΩ

l模拟输入箝位保护                                

l高信噪比(98dB SNR

l二阶抗混叠模拟滤波器                        

l 低失真(-107dB THD

l精密基准电压                                       

l动态范围达105 dB

l18位、200ksps ADC(所有通道)             

l通道与通道的隔离度≥-85 dB

l提供过采样设置,提高采样精度                  

l5V供电

l数据采集过程可编程                             

l小体积(40*21.6*5mm3

l采用并行接口进行数据的采集,提高了数据的采样率。

l内置64kbit flash可进行零位/满度/温漂建模修正

lSPI/UART/I2C兼容接口,方便客户外置存储器

l内置两路功率驱动器

l最高耐温≥200

l低功耗:150mW(最大)

二、内部原理框图

三、封装形式及引出端功能

1封装形式  全金属密封封装,外观尺寸见图2、图3(单位:mm)。

侧视图

顶视图

2引出端功能

 

引脚号

符号

引脚号

符号

1

VCC

正电源

15

I/O5

MCU通用端口

2

AGND1

模拟地1

16

RX

串行输入

3

DGND

数字地

17

TX

串行输出

4

CH8

模拟输入通道

18

I/O4

MCU通用端口

5

CH7

19

I/O3

6

CH6

20

I/O2

7

CH5

21

I/O1

8

CH4

22

C2CK

调试接口的时钟信号

9

CH3

23

C2D

调试接口的双向数据信号

10

CH2

24

I/O7

MCU通用端口

11

CH1

25

I/O8

12

AGND2

模拟地2

26

OUT2

MCU通用端口输出

13

I/O6

MCU通用端口

27

OUT1

14

NC

接外壳

28

NC

接外壳

四、绝对最大额定值

电源电压                  +6V                                        模拟输入电压                ±12V

工作温度范围            −55°C+200                  引脚温度(焊接10)     300

五、典型应用

六、数字滤波器

HJ2860内置一个可选的数字一阶sinc滤波器,在使用较低吞吐速率或需要更高信噪比或更宽动态范围的应用中,应使用该滤波器。数字滤波器的过采样率由过采样引脚OS [2:0]控制(见表2)OS2MSB控制位,OS0则为LSB控制位。表1提供了用来选择不同过采样倍率的过采样位解码。OS引脚在P1.0的下降沿锁存,从而设置下一个转换的过采样倍率。除过采样功能外,输出结果被抽取为18位分辨率。

 过采样引脚时序

过采样位解码(100 Hz输入信号)

 

OS[2:0]

过采样率

±10V范围SNR(dB)

10V范围-3dB带宽(kHz

最大吞吐量频率(kHz

000

无过采样

91.5

33

200

001

2

93.9

28.9

100

010

4

96.4

21.5

50

011

8

98.9

12

25

100

16

101

6

12.5

101

32

102

3

6.25

110

64

102.9

1.5

3.125

111

无效

 

如果OS引脚选择过采样率8,则下一个P1.3上升沿采集各通道的第一个样点,一个内部产生的采样信号采集所有通道的其余7个样点。然后对这些样点求平均值,以改进SNR性能。表1显示了±10 V范围的典型SNR性能。如表1所示,SNR性能随着过采样率提高而改善。随着过采样率提高,3 dB带宽降低,容许的采样频率也降低。在所需采样频率为10 kSPS的应用中,过采样率最高可以为16。此时,应用的SNR性能会有改善,但输入-3 dB带宽在约6 kHz以下。

开启过采样时,转换过程中P1.0保持高电平的时间会延长。P1.0保持高电平的实际时间取决于所选的过采样倍率;过采样倍率越高,则P1.0保持高电平的时间或总转换时间越长,参见表1。例如,在初始采样或吞吐速率为200 kSPS的应用中,如果开启过采样,则必须降低吞吐速率,以满足较长的转换时间要求,并顾及到读取操作。

七、数字接口

HJ2860内部的AD控制端口和并行数据输出端口与单片机的连接方式如图6所示。微处理器采用高性能的C8051F340单片机[2]

C8051F340具有:

高速8051微控制器内核

流水线指令结构;70%的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期

48MIPS25MIPS两种版本

扩展的中断系统

存储器

− 43522304 B数据RAM

− 64KB FLASH;可在系统编程,扇区大小为512字节

数字外设

− 40个端口I/O;均耐5V电压,大灌电流

硬件增强型SPISMBus12个增强型UART串口

− 4个通用16位计数器/定时器

− 16位可编程计数器/定时器阵列(PCA),有5个捕捉/比较模块

时钟源

内部振荡器:0.25%的精度(时钟恢复被使能时)。支持所有USBUART工作方式

在片调试

片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试(不需仿真器)

支持断点、单步、观察/修改存储器和寄存器

比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能

内部ADMCU的数字接口

 

C8051F340通过并行数据总线从A/D读取数据。转换时序如图7所示,转换过程如下:

1.通过P1.2(复位)端,发送一个高电平脉冲信号,复位AD转换器;

2.通过P1.3(转换开始)端,发送一个低电平脉冲信号,使能AD转换器开始8通道同步采集;

3.检测P1.0(输出繁忙)端,待P1.0变为低电平时,数据转换完成;

4.通过P1.1(数据输出)端,发送高低时序电平,在P3.0P4.0读取转换数据。

P1.1(数据输出)端引脚用来从输出转换结果寄存器读取数据。需要两个脉冲以读取每个通道的全部18位转换结果。通过P1.1(数据输出)引脚施加16脉冲序列,可使各通道的转换结果按升序逐个输出到并行输出总线DB[15:0]P1.0(输出繁忙)端变为低电平后的第一个下降沿输出CH1的转换结果DB[17:2],下一个P1.1下降沿则用CH1的转换结果DB[1:0]更新总线。需要16个脉冲以读取818位转换结果。P1.1的第16个下降沿输出通道CH8的转换结果DB[1:0]。并行数据输出如图8所示。

7. 转换时序图

8. 并行数据输出图

1:当过采样率被改变时,每次在采集数据前,通过P1.2(复位)端,发送一个复位信号,复位AD采样器。

2C8051F340详细使用功能,参考其使用手册。

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