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AD7715 在医疗检测系统中的应用 秦杰，王以明，于贺辉 电磁生物学与生物电子技术重点实验室，电子科技大学生命学院，成都（610054 ） E-mail ：qinjie_1013@ 摘 要：AD7715 是美国Analog-Devices 公司生产的采用∑-△转换技术实现的高精度模数转 换芯片。其高集成度和可编程性使之非常适合于嵌入式系统及分析测量仪器。本文简要介绍 了AD7715 的工作原理，寄存器的设置，并以其在医疗检测系统中的应用为例介绍了其与单 片机的接口电路设计及软件设计及调试方法，并给出了AD7715 与AT89S51 的硬件连接电 路和相关的C 语言源程序。 关键词：AD7715 ，医疗仪器，检测系统 1. 引言 新型高集成度∑-△ADC 只需极少外接元件就可直接处理微弱信号，正在得到越来越广 泛的应用。AD771X 系列 A/D 转换器均由信号缓冲、可编程增益放大、∑-△调制器、数字 滤波器、三线串行接口等几部分组成，在性能、通道数、功耗等指标上有差别。在本课题的 系统设计初期，我们对比了几种数据采集方案，也用传统的逐次比较和双积分 ADC 搭建了 数据采集电路，但其成本比较高，并且可靠性及灵活性都不够理想。后来经过认真分析，采 用了 AD7715 作为数据采集的 A/D 转换芯片，获得了很好的效果，它不仅简化了电路，缩 小了面积，提高了分辨率，有很好的抗干扰能力，并且由于其可编程性使得设计时的灵活性 大大增强。 2. AD7715 模/数转换器简介 2.1 AD7715 的内部结构 图 1 为 AD7715 的内部结构框图，其核心部分是采用∑-△ （增量调制型）转换技术的调制器， 其基 准电压由外部提供[1]。∑-△技术本身就采用了数字技术，使用∑-△技术的器件都具有数字系 统所普遍具备的高可靠性、高稳定性的优点[1][2] 。这也是在医疗检测系统中选用这块芯片的 原因之一。 - 1 - 图 1 AD7715 内部结构框图 Fig1 Internal structure of AD7715 2.2 AD7715 的主要技术参数及优点 (1)有极佳的静态性能如 16 位无误码±0.0015%精度和低 rms 躁声（500nV ）. 内设自校 准电路，可有效去除零点漂移和和增益误差[2]； (2)前端增益可编程为 1、2 、32、128 这四种，允许 AD7715 将四段量程的信号直接接 到输入端而省去数量可观的信号处理电路，且内设模拟输入缓冲器，可直接对高阻信号进行 转换； (3)三线制串行接口，减少了与微机或 DSP 连接线的数量，且带输出速率可编程的低通 滤波器，可根据需要选择不同的转换速率； (4)功耗低。在 3V 电压 1MHz 主频的情况下 AD7715 消耗的总电流不超过 450uA ，使其 成为低功耗系统的理想选择。其待机电流低于 10uA。 2.3 AD7715 可使用的内部寄存器 (1)通信寄存器，8 位，可读写。它决定下一个操作是对哪一个寄存器进行，并决定对该 寄存器是读还是写操作，因此，在编写程序时应注意对其他任一个非通信寄存器的读或写操 作都得由一个对通信寄存器的写操作开始，接着再对所选的寄存器进行读写操作。此外，通 过该寄存器还可设定片内放大器的增益； (2)设置寄存器，8 位，可读写。控制 AD7715 的操作设置。包括标定模式、输出速率、 单/双极性操作等； (3)测试寄存器，用于测试该设备。使用时不要改变测试寄存器任何一位的默认值（默 [2] 认所有位为“0” ），以免将芯片置于某种测试模式，不能正常工作 ； (4)数据寄存器，16 位，只读。保存了必威体育精装版的 A/D 变换结果，读数据时最高位首先被移