PCF8591中文数据手册.doc

PCF8591
8位A/D和D/A转换器
1、特性
z单电源供电
z工作电压: V ~ 6 V
z待机电流低
? I2C总线串行输入/输出
z通过 3个硬件地址引脚编址
z采样速率取决于 I2C总线速度
? 4个模拟输入可编程为单端或差分输入
z自动增量通道选择
z模拟电压范围:VSS~VDD
z片上跟踪与保持电路
? 8位逐次逼近式 A/D转换
z带一个模拟输出的乘法 DAC 2、应用
z闭环控制系统
z用于远程数据采集的低功耗转换器
z电池供电设备
z在汽车、音响和 TV应用方面的模拟数据采集 3、概述 PCF8591是单片、单电源低功耗 8位 CMOS数据采集器件,具有 4个模拟输入、一个输出和一个串行 I2C总线接口。3个地址引脚 A0、A1和 A2用于编程硬件地址,允许将最多 8个器件连接至
I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向 I2C总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、 8位模数转换和 8位数模拟转换。最大转换速率取决于 I2C总线的最高速率。 4、订货信息
5、内部框图
图 1 内部框图
6、引脚
图 2 引脚图(DIP16).
7、功能描述
地址 I2C总线系统中的每一片 PCF8591通过发送有效地址到该器件来激活。该地址包括固定部分和可编程部分。可编程部分必须根据地址引脚 A0、A1和 A2来设置。在 I2C总线协议中地址必须是起始条件后作为第一个字节发送。地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的读/写位。(见图 4、 16、17)
图 4 地址
控制字发送到 PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器,用于控制器件功能。控制寄存器的高半字节用于允许模拟输出,和将模拟输入编程为单端或差分输入。低半字节选择一个由高半字节定义的模拟输入通道(见图 5)。如果自动增量(auto-increment)标志置 1,每次 A/D转换后通道号将自动增加。如果自动增量(auto-increment)模式是使用内部振荡器的应用中所需要的,那么控制字中模拟输出允许标志应置 1。这要求内部振荡器持续运行,因此要防止振荡器启动延时的转换错误结果。模拟输出允许标志可以在其他时候复位以减少静态功耗。选择一个不存在的输入通道将导致分配最高可用的通道号。所以,如果自动增量(auto-increment)被置 1,下一个被选择的通道将总是通道 0。两个半字节的最高有效位(即 bit 7和 bit 3)是留给未来的功能,必须设置为逻辑 0。控制寄存器的所有位在上电复位后被复位为逻辑 0。D/A转换器和振荡器在节能时被禁止。模拟输出被切换到高阻态。
图 5 控制字
D/A转换发送给 PCF8591的第三个字节被存储到 DAC数据寄存器,并使用片上 D/A转换器转换成对应的模
拟电压。这个 D/A转换器由连接至外部参考电压的具有 256个接头的电阻分压电路和选择开关组成。接头译码器切换一个接头至 DAC输出线(见图 6)。模拟输出电压由自动清零单位增益放大器缓冲。这个缓冲放大器可通过设置控制寄存器的模拟输出允许标志来开户或关闭。在激活状态,输出电压将保持到新的数据字节被发送。
图 6 DAC电阻电路片上 D/A转换器也可用于逐次逼近 A / D转换(essive approximation A/D conversion)。为释放用于 A/D转换周期的 DAC,单位增益放大器还配备了一个跟踪和保持电路。在执行 A/D转换时该电路保持输出电压。提供给模拟输出 AOUT的输出电压由图 7中的公式给出。D/A转换顺序的波形见图 8。
图 7 DAC数据寄存器和 D/A转换特性
图 8 D/A转换顺序
A/D 转换 A/D转换器采用逐次逼近转换技术。在 A/D转换周期将临时使用片上 D/A转换器和高增益比较器。一个 A/D转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给 PCF8591之后。A/D转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发,并在传输前一次转换结果时执行(见图 9)。一旦一个转换周期被触发,所选通道的输入电压采样将保存
到芯片并被转换为对应的 8位二进制码。取自差分输入的采样将被转换为 8位二进制补码。(见图 10和图 11)转换结果被保存在 ADC数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置 1,将选择下一个通道。在读周期传输的第一个字节包含前一次读周期的转换结果代码。以上电复位之后读取的第一个字节是 0x80。I2C总线协议的读周期如图 8、图 16和图 17。最高 A/D转换速率取决于实际的 I2C总线速度。