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1、18位高精度模数转换器FS511的原理和应用FS511是富晶半导体推出的一款高精度、低功耗模数转换器。其内核是一个18位精度的 &ZADC,除&ZADC夕卜，其内部还集成有运算放大器、低通滤波器、数字滤波器，能对输入 信号多次滤波，实现高精度A/D转换。在5 V工作电压下，FS511耗电仅为1.2 mA。该器件 采用SPI总线与外部微处理器接口。另外，内部还设有多种控制寄存器，用户可根据需要对 其配置，从而得到不同的A / D转换频率、输出速率、A / D精度等。FS511可广泛用于电子秤、传感器测量装置、高精度数据采集系统等。FS511采用20引脚DIP或SOP封装，其引脚排列如图1所示，各
2、引脚功能如下:2FS511 的主要 特 性 及引脚功FS511的主要特性如下 -2ADC，18位转换线性精误度，10 Hz输出速率(差：+0.005可编%程)工作4电 压MHz范围：4.5V晶体振荡6器V工作电流小于1.2mA ， 睡眠模式电流约为1RA与微低处 理噪:器 声接 口 采用运算放SPI大总器线能CLEE叵EKEEEO ECONPLDHDS TTPP frnrn-v ffooov gvcs AFS51123 cs T?l Stock Hot 而DO/1RQ0 Hxtali 3XTALO 珂VM I3vss nivnD UvSSA3如口业并图1 FS5H的映排刿登I-VDD(12)：
3、模拟电源正极。与5 V直流电源相连，连接一只0.1叶电容旁路至模拟地，并 用一只10叶的 电 容 并 联 至 模 拟 地；VSSA(11):模拟地；VCC(14)：数字电源正极。连接一只0.1叶电容旁路至数字地，并用一只10叶电容并联数字地VSS(13):数字地；XTAL0, XTAU(15, 16):连接4 MHz晶体振荡器，同时在晶体振荡器两端并联一只1 MQ 电阻。通过内部时钟电路得到83.33 KHz的时钟信号，作为内部一2 ADC的转换频率。CS，Stock，DI，DO/IROO(20, 19, 18, 17):模拟SPI总线与微处理器传输数据。CS 为片选，低电平有效；Stock为
4、SPI时钟输入，可由外部输入时钟信号或通过微处理器模拟 时钟信号；DI为SH数据输入，外部微处理器通过DI端口向FS511输入初始化命令;DO / IRQO 为SPI数据输出或中断请求输出，当FS511完成A/D转换，转换结果通过DO输出到外部微 处理器；OPP，OPN,OPO(5，4，3)：分别对应FS511内部集成的运算放大器的正输入、负输入和运 算放大器输出。外部模拟信号通过OPP、OPN以差分输入FS511，再从OPO单端输出。通过 在外部搭建电路实现不同倍数的信号放大；VRL,VRH(6，8)：内部ADC模块的正、负参考电压，由其内部集成电源供电(1 V)，也可 由外部电路供电；FT
5、E,FTC(1，2):内部集成的低通滤波器正、负端输出，并联一只27 nF的电容；SGND(7):信号地，其内部集成的电源供电为0.5 V)，也可由外电路供电；AGND (9):模拟地，当内部寄存器ENVS置1时，AGND=2.5 V ；VS(10):内部电压源，当内部寄存器ENVS置1时，VS与VDD相连。3工作原理FS511的内部工作原理图如图2所示。该器件主要由-2ADC.运算放大器、低通滤波器、 数字滤波器四部分组成。AADC实现A/D转换，有正负两个输入端，参考电压可选用外 部或内部电源。当SVR0=1时，选用内部参考电压，当VDD=5 V时，VRH-VRL=1 V；当SVR0=0
6、时，选用外部参考电压。当外部输入信号较小时，应通过运算放大器放大，使其接近A2ADC 的参考电压，提高转换精度。当要求高精度时，需配置寄存器使输入信号通过低通滤波器 与 数 字 滤 波 器 进 行 多 次 滤 波。图2中，外部信号从OPP和OPN以差分形式输入FS511，首先经过运算放大器放大， 再从OPO单端输出。如果要求高精度，可配置SINH=00,低通滤波器输入OPO，OPO输出信 号先进行低通滤波器滤波，然后再进入&2ADC进行A/D转换，转换完成，通过数字滤波 器进一步滤波，最后输出转换结果(24位)。由于FS511对输入信号A/D转换，对其进行了放 大及多次滤波，所以可获得高达18
7、位的转换精度。QPP WN 柘帅 APO FTBFTC VftL 乱町 VRH叩!iSINHL：PFTIN 册%ST?ii.：D敏.字EXVSNH mP 0 u UM H OAGN& f VBL图2 FS5H内部柞撑理迷IT?SI1；皿TEHT&：图3所示是FS511的应用电路，该电路为一数据采集系统，可实现：力传感器采集力信 号并转换为电压信号。然后通过FS511模数转换，并把结果通过FS511的D0引脚传输至 C8051F330单片机做进一步处理，最后通过串口送人PC机显示转换结果。C8051F33M)泮 L14 IIT湍十 npo皿土OPP dpR 矿U2ffl I ?Uk VRHfl?lIkfll0郁 JOPNffliln串寸JDOkH1例SEHAI j_Str ADC的参考 电压为1 V ， 从而使其能够高精度转换。FS511转换后，转换结果由D0端口送人单片机C8051F330,采用SPI总线方式传输数据， 按照FS511的时序图进行软件编程即可实现。FS511的时序图参考FS511数据资料。经实验验 证，本应用系统的测力精度高达 0.01%。5结束语模数转换器FS511具有高精度、低功耗、高性价比，适用于要求精度高的应用中。
