高精度模数转换芯片CS1150的应用技巧
日期：2008-12-12
CS1150管脚功能及时序说明
CS1150的管脚图及其管脚说明见图1。CS1150有内置RC振荡器，也可以外部接晶振。CS1150的一些参数可以直接由管脚的电平选择，这样更方便用户使用。如内部集成增益放大器由PGA管脚的电平选定增益的倍数，BUF管脚决定是否使用内部模拟输入缓冲器，SPEED管脚选择输出数据速率。CS1150的数字接口都为CMOS逻辑接口。AIN0、AIN1适用于模拟差分信号输入，CS、SCLK、DDAT管脚相互配合适用可以得到模拟差分信号的数字转换结果。因为CS1150的一些设置都可以用相应管脚电平来决定，所以它的SPI接口只有输出，而不需要输入，DDAT脚是复用端口，用于数据准备信号，低电平有效。
图1：CS1150的管脚图及其管脚功能说明。
CS1150的时序图见图2，当DDAT脚信号变低电平后，说明模数转换完成，使CLK为低电平，再使CS为低电平，然后配合一个时钟信号，在时钟信号的高电平时从DDAT管脚读出AD转换结果。数据输出时，先输出高位数据，再输出低位数据。读完24位结果后，使CLK为低电平、DDAT和CS为高电平，以便读取下次AD转换结果。为防止时序出错，CS1150还具有SPI接口复位功能，即当每次新的AD数据准备好后，DDAT脚都会先变高再变低。
图2：CS1150的时序图。
CS1150的应用要点及PCB布板注意事项
CS1150是一种性能与控制参数密切相关的芯片，通常在进行应用前都需要针对测量要求、信号特点、外部电路等因素，选择合适的控制参数，以得到相对更好的整体性能。下面介绍CS1150的主要参数设置和软件结构方面的经验，以及印制板布板注意事项供参考。
1. 主时钟及其频率的选择
CS1150集成内部2.4576M RC振荡器。采用外部振荡器可以用以下三种方式连接，一是直接接晶振；二是和单片机共用同一个晶振，即CS1150的MCLK接单片机振荡器输出端；三是利用单片机输出稳定的一个方波脉冲做时钟，即CS1150的MCLK接单片机方波脉冲输出端。后两种方式利用单片机提供时钟脉冲，比两芯片单独接各自的晶振所产生的电磁干扰要小些。如果利用单片机提供时钟脉冲要注意匹配问题，CS1150适用的时钟频率范围为1MHz～5MHz，一般应用在4MHz附近比较理想。所以第二种方式适用于低频率类型的单片机，第三种则适用于高频率的单片机。
2. 增益倍数的选择
CS1150内部集成增益放大器，可以选择1倍或128倍的增益倍数。由于信号在放大的过程中，噪声也跟着相应放大，这样AD输出的有效位会降低。所以如果信号输入范围比较大时，建议尽量选择1倍的增益倍数。
3. AD输出频率的选择
CS1150在输入时钟为2.4576M的时候，AD结果输出频率有10Hz和80Hz，当选择10Hz时，内部ADC采样频率为76.8KHz，并且有50/60Hz频率陷波，因此AD输出比较稳定。但是由于输出比较慢，外面做数字滤波时就不能取太多的数据来滤波；而选择80Hz时，内部ADC采样频率为614.4KHz，AD输出变化比较大。由于输出比较快，可以在外面取多个数字做滤波，也能得到稳定的AD转换结果。