1．AD7714的主要技术性能与特点

    AD7714是美国ADI公司推出的一种5通道、低功耗、可编程传感器信号调理电路。其采用电荷平衡式ADC；24位无误码；非线性误差为土0．0015％；具有三线串行接口，能与SPI、QSPI、MICRO WIRET、DSP接口兼容；内部有8个寄存器，利用微控制器，通过串行接口可将AD7714配置成差分输入或单端输入方式，能构成3通道(差分输入)或5通道(单端输入)的检测系统；利用软件可设定输入通道的增益、信号的极性、低通数字滤波器的截止频率并选择输入通道，并具有自校准、系统校准、系统失调校准及背景校准等多种校准功能；通过自校准可消除零刻度误差、满刻度误差、系统失调以及温度漂移。

AD7714—3电源电压允许范围是2.7～3.3V；AD7714—5电源电压允许范围是4．75～5.25V。典型工作电流仅为350μA，在待机模式下电流为5μA。工作温度范围：AD7714A为一40～+85℃；AD7714Y为一40～+105℃。

    AD7714可在智能化压力检测系统、便携式工业仪表、便携式称重仪和电流环系统中应用。

    2．AD7714的封装形式与引脚功能

    AD7714采用DIP／SOIC／TSSOP一24封装或SSOP一28封装。

    各引脚功能如下。AVDD连接模拟电源电压正端。DVDD连接数字电源电压正端。AGND、DGND分别连接模拟地和数字地。SCLK为串行时钟输入端。MCLK IN为主时钟频率的输入端，MCLK OUT为主时钟频率的输出端，在MCLK IN和MCI。K OUT引脚端之间可连接一个2.4576 MHz或1 MHz的石英晶体(或陶瓷谐振器)。POL为时钟极性选择端，接低电平时，串行时钟的第1个跳变是从低电平跳至高电平；接高电平时，串行时钟的第1个跳变是从高电平跳至低电平。 为同步输入端(低电平有效)，在使用多片AD7714时，利用 可实现数字滤波器与模拟调制器的同步。 为复位端，低电平有效。 为待机控制端，接低电平时AD7714即进入待机模式，芯片内模拟和数字电路关断，使电流降至5μA。BUFFER为内部缓冲器的选择端，接低电平时内部缓冲器被短路，接高电平时内部缓冲器与模拟输入端相串联，使输入端具有较高的源阻抗。REF IN(+)、REF IN(一)分别为基准屯压的正、负输入端。 为片选端，低电平有效。 为读操作状态指示端，其输出在低电平时表示可读AD7714的数据寄存器，读操作完成后，该引脚端恢复成高电平。DIN为串行数据的输入端，BOUT为串行数据的输出端。AIN1～AIN6分别为模拟通道1～6的输入端，是可编程的模拟输入端，例如当AIN1与AIN2一起使用时，可构成一个差分对输入端，AINl连接差分模拟输入信号的正端，AIN2连接差分模拟输入信号的负端；当AINl与AIN6一起使用时，AINl接单端输入信号的正端。需要指出的是，在单端输入模式下,AIN6是AIN1～AIN5的公共端。

    3．AD7714的内部结构与工作原理

    AD7714的芯片内部包括开关矩阵、缓冲器、可编程增益放大器(PGA)、电荷平衡式A／D转换器(内含∑一△调制器和数字滤波器)、串行接口及寄存器组及时钟发生器等。

    (1)模拟输入通道

    AD7714的模拟输入端AIN1～AIN6可接收单极性或双极性的输入电压。编程通信寄存器中的CH2～CH0位，可选择不同的通道并设定输入类型(差分输入或单端输入)，如表2．3．2所列。通过编程模式寄存器中的G2～G0位，可选择可编程增益放大器的增益，增益设定范围为1～128，如表2．3．3所列。

    当基准电压选择+2．5 V时，AD7714的差分输入信号范围是o～±20 mV，单极性输入信号的范围是0～+2．5 V；当基准电压为+1．25 V时，差分输入信号的范围是0～±10 mV，单极性输入信号的范围是0～+1．25 V

    (2)寄存器组

    AD7714内部的寄存器组包含8个寄存器，通过串行接口进行读／写操作。

    寄存器1是通信寄存器(Communications Register)，控制通道的选择以及决定对哪个寄存器进行读／写操作。对AD7714的操作与控制必须从对通信寄存器的写操作开始。通信寄存器是一个8位寄存器。该寄存器由以下8位组成：

    寄存器5是测试寄存器(Test Register)，仅在器件测试时使用。寄存器6是数据寄存器(Data Register)，用来读／写AD7714的输出数据。寄存器7(Zero—Scale Calibration Register)是零刻度校准寄存器，允许访问所选输入通道的零刻度校准系数。寄存器8(Full—Scale Cali—bration Register)是满刻度校准寄存器，允许访问所选输入通道的满刻度校准系数。

    各寄存器位的定义与操作请查询厂商提供的有关资料。

    (3)数字滤波器

    编程数字滤波器的截止频率和输出刷新速率，能有效滤除∑一△调制器的输出噪声。数字滤波器的截止频率由滤波器高端寄存器和滤波器低端寄存器的FS0～FS11位的数值来决定。

    (4)校准功能

    AD7714具有自校准、系统校准、系统失调校准及背景校准等多种校准功能。编程模式寄存器的MD2、MD1和MD0位，可对AD7714进行校准操作，如表2．3．5所列。

    (5)串行接口

    AD7714的串行接口由片选端、串行时钟端SCLK、串行数据输入端DIN、串行数据输出端DOUT和读操作状态指示端组成。当端接低电平时，串行接口工作在三线模式下，微控制器通过SCKL、DIN和DOUT线对AD7714进行操作。

  4．AD7714的应用电路

  (1)压力传感器测量电路

  由AD7714构成的压力传感器测量电路如图2．3．2所示。压力传感器接成桥式电路，从桥路OUT+、0UT一端输出的差分电压连接到AD7714的AIN1和AIN2。如果压力传感器的差分输出电压的灵敏度为3 mV／V，并采用+5 V激励电压，则其满刻度输出范围为±15mV。AD7714的1．92 V基准电压由激励电压经过24 kΩ和15 kΩ电阻分压获得。

    (2)热电偶测温电路

    由AD7714与热电偶构成的测温电路如图2．3．3所示。AD7714工作在缓冲模式，允许在前端连接滤波电容，以滤除热电偶引线上的噪声。在缓冲模式下，AD7714的共模范围较窄。为使热电偶的差分电压处予合适的共模电压范围之内，AD7714的AIN2输入端连接到+2．5 V基准电压上。    、

    (3)铂热电阻测温电路

    由AD7714与Ptl00型铂热电阻构成的测温电路如图2．3．4所示。Pt100采用四线连接方式，以消除在引线电阻RL2和RL3上的压降。该电路使用一个400μA的电流源给Pt1OO提供激励电流，并经过6．25 kΩ的电阻产生AD7714的基准电压。为了避免基准电压受温度变化的影响，6．25 kΩ的电阻应采用低温度系数的金属膜电阻。

(4)数据采集系统

由AD7714与微控制器构成的数据采集系统的电路如图2．3．5所示。三线串行接口可以

采用3个光耦合器实现隔离，使数据采集系统与数据处理系统隔离。如果模拟输入端的输入信号均为正极性，则可采用+3 V或+5 V单电源工作。