无须外接电源的便携式数据采集器

　　1 引言

　　结构如图1所示的采集器是一种体积小、易携带，结构简单、编程方便、被采集信号受干扰程度小，并能直接外接计算机打印口（DB—ZS）、无须外接电源的高速并行数据采集器。它仅由两个集成块和少量电容构成。由于器件数量少，可将整个电路装在打印电缆的接插头中，直接插在计算机的打印口中使用。其主要性能指标如下：

　　分辨率12位；通道数8；采样频率300 kHz.量程O～4096 mV；其信号采集端为9个引脚，其第9引脚接地，另一端直接接计算机打印口（DB一25）。

　　2 采集器的设计

　　采集器所采用的模拟多路开关是Maxim公司生产的MAX338，A/D转换器是Analog Device公司所产的AD 7572A.它们有各自不同的的性能特性。

　　2.1 MAX338

　　MAX338是单片CMOS八通道模拟多路器，它是通过三位二进制地址的控制把八个输入端的一个选通输出。它具有极低的关断泄漏电流，在25 C时小于20 PA；接通道导通时泄漏电流也非常低，在25 C时小于50 PA.它还保证了低的电荷注入（典型值为1.5 PA），且有高的静态放电保护。大于2000V.MAX338可单4.5～30 V电源供电或±4.5～±20 V双极性电源供电，所有控制输入端均与TTI，电平栩容。MAX338的管脚图、功能图如图2.

　　2.2 AD 7572

　　AD 7572是一个完整的高速的Mos低功率的12位ADC转换器，为达到快速的转换时间，在逐次逼近环中用精密高速的D/A转换器和比较器。在芯片上埋置了一个齐纳二极管，提供在整个温度范围内稳定的低漂移性的参考电压，而规定的不需要用户任何调整便可达到。芯片上提供了一个时钟电路，它可以用一个晶体单独工作，或者用如微处理器时钟分频得到的外部时钟源作为时钟输入的驱动。AD 7572基本工作时仅需要的其他外部元件是电源和参考输人的退耦电容。AD 7572有三态数据输出的高速数字接口，能在标准激处理器读和地址译码信号控制下工作。为了允许AD 7572与大多数通用处理器一起工作，它的接口定时是足够快的，它的三态允许时问仅90 ns，而总线释放时间为75 ns.AD 7573以模拟器件线性兼容CMOS工艺制造，先进的离子注入工艺将快速cMOs逻辑及线性双极性电路组合在单芯片上，因而得到极好的线性性能，而且还保留CMOS的低功率等级。AD 7572被封装在一个0.3英寸、24引脚双列直插壳内，也可用28引脚无引线的陶瓷托架（I.CC）。其功能框图如图3所示。

　　AD 7572主要性能特点如下：

　　（1）快速5 ps和12.5 p.s转换时间皮AD 7572在电信、声纳及雷达信号处理或宽带数据采集系统等宽范围中应用是理想的；

　　（2）芯片上埋置的齐纳参考电源有低于25 ppm/℃的温度系数，给出了全温度范围中的低满量程漂移；

　　（3）稳定的DAC相比较器在全温度范围内结出极好的线性和低的零位误差；

　　（4）快速易用的数字接口有90 ns三态总线的存取时问和75 ns总线释放时间以允许AD7572接口到大多数常用的微处理机；

　　（5）LC2MOS电路给出+5 V和一15 V电源低的功率消耗（135 mw）。

　　2.3 与打印机适配器的接口问题

　　打印机适配器是一个并行输出口，它由命令译码器、总线缓冲器、数据锁存器、控制锁存器、控制缓冲器及接受发送器等组成，只要稍加改动，它也可作为性能优良的输人口或双向I/O。由于打印口有12条输出线和5条输入线可以使用，决定了接口时的选址能力和读人数据形式。对8位和更高位的数据读人，可以使用数据选择器将其分为4位一组后分别读人。

　　此外，为防止高频信号不稳定性对数据输入的影响，须在程序中插入适当的延迟和在电路中增加滤波电容。另外，打印机适配器还可以给外部数据采集器直接供电。至于打印机适配器的具体原理及I/O地址，很多文献都有清楚地介绍，这里就不赘述了。以下给出接口软件设计的部分的函数（数据读取）：