16位数据采集电路的设计.pdf

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一、实习目的:
1、掌握电子电路题目设计总体思路。
2、学会使用电子电路设计基本软件，如 TINA 或 PROTEL。
3、了解 16 位 ADC 的应用领域。
4、设计一个可以采集 0~300mV 信号数据采集系统。
5、了解 HD7279 的键盘扫描及数码管显示器件的功能。
6、学会使用 HD7279 设计数码管显示及键盘扫描驱动电路。
二、实习要求
1、学会使用 PROTEL 或者 TINA 软件，设计一个可以采集 0-300mv 的电压
信号的数据采集系统，要求独立完成。
2、学会使用软件设计一个键盘扫描及数码管显示电路。
3、学会使用 IAR 软件编写 MSP430 程序，在线编程，实时仿真调试运行，
烧写对应数码管及键盘的程序。
4、提交实习报告，报告内容包括：电路设计原理，试验步骤的简单描述，
实验数据及测量结果，在此过程中的收获和体会。
三、实习原理及方法
（一）主要器件介绍：
1. INA 差分放大器

图 1 INA126 差分运算放大电路
特性
◆低静态电流：175μA/路
◆宽电源电压范围：± 至±18V

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◆低失调电压：最大 250μV ◆低输入偏置电流：最大
25nA
◆低失调漂移：最大 3μV/℃ ◆8 引脚
DIP,SOP-8,MSOP-8 表面安装
◆低噪声：35nV/√Hz 双路：16 引脚
DIP,SO-16,SSOP-16

极限参数
电源电压V+至 V-。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
36V
输入信号电压（2）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
（V-）-（V+）+
输入信号电流（2）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
10mA
输出短路电流。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
连续的
运行温度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
-55℃至+125 ℃
储存温度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
-55℃至+125 ℃
焊接温度（焊接，10 秒）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
+300 ℃
注释：（1）强调超过这个范围可能造成永久损坏。
（2）输入信号电压是限制通过内部二极管连接到电源。

2、ADS1110 模/数转换器

ADS1110 是一个全差分 16 位自校准型，带有内部基准的模 /数转换器，
是精密的连续自校准模 /数（A/D） 转换器，带有差分输入和高达 16 位的分
辨率，封装为小型 SOT23-6 。 片内 的基准电压提供范围为 的
输入差分电压 ADS1110 使用可兼容的 I2C 至 的单电
源下工作。
ADS1110 可每秒采样15 30 60 或 240 次以进行转换。片内可编程
的增益放大器 PGA 提供高达 8 倍的增益，并且允许以高分辨率对较小的信
号进行测量，在单周期转换方式中 , ADS1110 在一次转换之后自动掉电，在
空闲期间极大地减少了电流消耗。
ADS1110 为需要高分辨率测量的应用而设计，在这种应用中空间和电
源消耗是首要考虑的问题， 典型应用包括便携式仪器工业过程控制和小型发
送器。

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图 2 ADS1110 模/数转换器


3、ADS1110 模数转换器扩展板介绍
ADS1110 模数转换器扩展板是以带有内部基准的16BIT ΔΣ模数转换器
为核心，仪表放大器 INA126 作为前端信号调理的模数转换器扩展板。可通过跳
线的设置实现差分、 单端等不同功能的实用电路。 可通过拨码开关选择板上自带
的电池提供的直流电压信号，也可选择外部信号输入接口 P5 送入的信号，还可
选择通过总线送入扩展板的 EADC0,EADC1 信号。
ADS1110模块结构分布图

图 3 ADS1110模块结构分布图

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表 1 DS1110 模块结构分布表
序号 器件说明 序号 器件说明
1 电池输出电压调整电位器 8 P2 总线接口
2 运放 RG 电位器 9 P3 总线接口
3 J1、J8、J9跳线 10 P4 总线接口
4 J10~J12跳线 11 S1 拨码开关
5 J2~J7、J13、J14跳线 12 P2 总线接口
6 外接输入信号屏蔽线插座 13 ADS1110 A/D 转换器
7 P1 总线接口 14 0 欧电阻（模拟地数字地短接点）


表 2 ADS1110模块 J1-J14 跳线连线表
项
引脚 引脚
目 编 产生功能 产生功能
短接 短接
号
J1 1-2 电池单元输出 0~3V 电压 2-3 电池单元输出 0~ 电压
AD 或运放的反相端接通输入 AD 或运放的反相端接通输入信
J2 1-2 2-3
信号的正极 号的负极
AD 或运放的同相端接通输入 AD 或运放的同相端接通输入信
J3 1-2 2-3
信号的负极 号的正极
输入信号的正极接运放的同 输入信号的正极接 AD 的同相
J4 1-2 2-3
相端 端
输入信号的负极接运放的反 输入信号的负极接 AD 的反相
J5 1-2 2-3
相端 端
AD 同相输入端旁路电容接模 AD 同相输入端旁路电容接反相
J6 1-2 2-3
拟地 端
J7 1-2 AD 反相输入端接模拟 2-3 AD 输入接为差分输入
J8 1-2 电池负极接模拟地 2-3 电池负极与模拟地断开
J9 1-2 接通电池 2-3 断开电池
J10 1-2 运放反相输入端接模拟地 2-3 运放输入接为差分输入
J11 1-2 空脚，无功能 2-3 运放输入端接入旁路电容
J12 1-2 Ref 引脚接模拟地 2-3 Ref 引脚接 AD 反相输入端
运放输出端与 AD 同相输入端
J13 1-2 运放输出端接 AD 同相输入端 2-3
断开
J14 1-2 运放 Ref 端接 AD 反相输入端 2-3 运放 Ref 与 AD 反相输入端断开

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4、ADC 单端输入模式原理图