十位数字温度传感器AD7416Word格式.docx

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说明

1

SDA

数字I/O。

双向数据串行总线.

2

SCL

数字输入.串行总线时钟。

3

OTI

逻辑输出。

当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时，温度过热指示器（OTI）置位。

信号在连续读操作结束时重置。

漏极开路输出.

4

GND

跟踪—保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地.

5

A2

数字输入。

串行总线地址的最高可编程位。

6

A1

数字输入.串行总线地址的中间可编程位.

7

A0

串行总线地址的最低可编程位。

8

VDD

正向供电电压,2.7V～5。

5V。

图2AD7417管脚结构图

表2AD7417管脚功能说明

1,16

NC

无连接。

数字I/O,双向数据串行总线.

数字输入,串行总线时钟。

逻辑输出,当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时，温度过热指示器（OTI）置位.信号在连续读操作结束时重置。

漏极开路输出。

REFIN

参考输入,连接外部2。

5V参考电压。

若使用片上参考,该引脚应该接地;

如果连接了外部参考，应关闭内部参考。

跟踪—保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地。

7～10

AIN1到AIN4

模拟输入通道。

AD7417有四个模拟输入通道，且是单端输入。

输入电压在0V到VREF之间。

11

数字输入.串行总线地址的最高可编程位.

12

数字输入.串行总线地址的中间可编程位。

13

串行总线地址的最低可编程位.

14

正向供电电压,2。

7V～5。

15

逻辑输入信号，转换开始信号。

信号的上升沿触发器件上电,所需时间为4μs。

图3AD7418管脚结构图

表3AD7418管脚功能说明

数字I/O.双向数据串连行总线。

逻辑输出，当通道0（温度传感器）的转换结果大于温度过热寄存器（OTR）的8位数时,温度过热指示器（OTI）置位。

漏极开路输出.

跟踪保持、比较器和电容DAC、数字电路的参考地。

AIN

模拟输入通道.单端输入，输入电压在0V到VREF之间。

参考输入，连接外部2.5V参考电压。

若使用片上参考,该引脚应该接地；

如果连接了外部参考,应关闭内部参考。

正向供电电压，2。

7V~5.5V。

逻辑输入信号,转换开始信号。

信号的上升沿触发器件上电,所需时间为4μs.

2.工作原理

AD7416/AD7417/AD7418功能模块图分别如图4、图5、图6所示。

图4AD7416功能模块图

图5AD7417功能模块图

图6AD7418功能模块图

2。

1ADC转换

通过给

输入一个脉冲信号来触发AD7417/AD7418转换.转换时钟是内部产生的不需要外部时钟，除非从串口读数据或写数据到串口.片上跟踪-保持部分在

信号的下降沿由跟踪模式转变为保持模式.在自动转换模式下当AD7416/AD7417/AD7418进行读写操作时开始转换.在这种情况下，内部时钟振荡器在读或写操作结束时置位。

读写操作完成并开始转换后，从跟踪模式到保持模式的转变需要3μs.15μs或30μs后得到转换结果，这要看选择的是模拟输入通道还是温度传感器。

AD7417/AD7418跟踪—保持的获得时间是400ns。

选择片上的0通道进行温度测量和转换。

完全转换需要30μs。

所有未用的模拟输入端应该接地使功耗达到最低。

2.2温度测量

AD7416/AD7417/AD7418温度测量方法是在不同的电流下测量当前VBE的变化.如图7所示。

ΔVBE=KT/ln（N）

式中，K是波尔兹曼常数，q是电子电荷（1.6×

10－19库仑）,T是绝对温度，N是电流比。

图7温度测量电路

图中，为测量ΔVBE，操作电流在I和N×

I之间转换。

所得波形通过一个稳定的斩波放大器得到与ΔVBE成比例的直流电压。

该电压通过ADC后以温度的形式输出。

ADC的精度是0.25℃，理论上能测量的温度跨度为255℃,能保证的测量范围是-40℃～+125℃。

转换结果作为16位数存到温度值寄存器中。

温度转换公式用温度值寄存器的高10位来表示：

1.正温度=ADC编码/4

2.负温度=（ADC编码*-512）/4

＊MSB从ADC编码中删除.

2.3内部寄存器

AD7417/AD7418有7个内部寄存器，如图8所示。

包括6个数据寄存器和1个地址指针寄存器。

AD7416有5个内部寄存器（缺少ADC和一个结构寄存器）。

3.1地址指针寄存器

地址指针寄存器是8位的,存贮数据寄存器的地址。

每个连续写操作的第一个字节是数据寄存器的地址，存贮在地址指针寄存器中。

该寄存器的最后三位进行数据寄存器的选择。

如表4所示。

表5为寄存器地址.

表4地址指针寄存器

P7*

P6＊

P5*

P4*

P3*

P2

P1

P0

寄存器选择

＊P3到P7必须置零.

表5寄存器地址

寄存器

温度值（只读）

结构寄存器（读/写）

THYST（读/写）

TOTI

ADC（AD7417/AD7418）

结构寄存器2（AD7417/AD7418）

图8AD7417/AD7418内部寄存器结构图

2.3.2温度值寄存器（地址00h）

温度值寄存器是16位只读寄存器，前10位存贮从ADC中读取的温度。

第5位到第1位不用.如表6所示.

表6温度值寄存器

D15

D14

D13

D12

D11

D10

D9

D8

D7

D6

MSB

B8

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

温度数据形式如表7所示。

ADC理论范围从-128℃到+127℃，但是实际上,温度测量范围受器件的操作温度限制。

表7温度数据形式

温度

数字输出

—128℃

1000000000

—125℃

1000001100

-100℃

1001110000

-75℃

1011010100

-50℃

1100111000

-25℃

1110011100

—0.25℃

1111111111

0℃

0000000000

+0.25℃

0000000001

+10℃

0000101000

+25℃

0001100100

+50℃

0011001000

+75℃

0100101100

+100℃

0110010000

+125℃

0111110100

+127℃

0111111100

2.3。

3结构寄存器（地址01h）

结构寄存器是8位，读/写寄存器用于设置AD7418/AD7417/AD7418的操作模式.D7到D5位控制通道选择，如表8所示。

对AD7416来说，这些位应该全设为0。

D4和D3用来设置出错队列的长度。

D2设置OTI输出，D1选择比较器或操作中断模式，D0=1选择停止模式（默认值D0=0）.

表8结构寄存器

D5

D4

D3

D2

D1

D0

通道选择

出错队列

OTI极性

比较/中断

停止

AD7416只有一个温度通道，AD7417有4个模拟输入通道和一个温度通道，AD7418有一个温度通道和一个模拟输入通道。

他们的温度通道都是CH0.AD7418的模拟输入通道是CH4.表9是通道选择列表，表10是出错队列设置。

表9通道选择

温度传感器

AIN1（AD7417）

AIN2（AD7417）

AIN3（AD7417）

AIN4（AD7417和AD7418）

表10出错队列设置

出错数

1（上电默认）

3。

4THYST设定值寄存器（地址02h）

THYST设定值寄存器是16位，读/写寄存器高9位存储THYST的设定值,相当于温度值寄存器的高9位，位6到位0位无用。

3.5TOTI设定值寄存器（地址03h）

TOTI设定值寄存器是16位的，读/写寄存器的高9位存储TOTI的设定值，相当于温度值寄存器高9位，位6到位0无用。

设定值寄存器如表11所示。

表11设定值寄存器

LSB

2.3.6ADC值寄存器（地址04h）

ADC值寄存器是16位只读寄存器，高10位存储ADC二进制值。

位5到位0无用.表12是ADC值寄存器的高10位,包括ADC转换请求。

表12ADC值寄存器

ADC转换功能：

LSB整数（如1LSB、2LSB等）时进行编码转换。

1LSB=VREF/1024。

AD7417和AD7418的理论转换特性见图9。

图9AD7417和AD7418的理论转换特性

7结构寄存器2（地址05h）

AD7417和AD7418的第二个结构寄存器包含CONVST。

它是8位的寄存器，D5到D0为零,D7决定AD7417/AD7418是否处于默认模式下（D7=0），每355μs转换一次，或者在

管脚模式下（D7=1）进行转换。

位6包含测试位1。

当该位是0时,激活I2C滤波器（默认）,是1则不激活.

表10结构寄存器2

转换模式

Test1

4串行总线地址

AD7416/AD7417/AD7418有7位串口地址，AD7416高4位设为1001,AD7417设为0101，低3位可以通过把A2和A0连接到VDD或GND来设置。

通过设置不同的地址，最多可将8个AD7417/AD7418连接到一条总线上，地址的选择要避免和总线上其他的器件的地址发生冲突。

AD7418的地址高4位设置为0101，低3位全设置为0.

应用

1风扇控制

图10所示是简单的风扇控制器,当温度超过80℃时开启风扇，当温度低于75℃时关闭风扇.AD7416可以单独使用，如果需要触发不同温度也可以和串行总线接口一起使用。

如果AD7416和总线接口一起使用，OTI高电平有效，Q1和R1忽略,OTI直接连接到带有上拉电阻R2的Q2门。

图10AD7416作为风扇控制器使用

2自动调温器

图11是AD7416作为自动调温器使用时的电路图。

当温度降到THYST以下时，加热器启动；

当温度升到TOTI以上时，加热器停止工作。

OTI输出低电平有效。

图11自动调温电路图

3.3多路复用系统AD7418

使用者可以对AD7416的串行总线的低三位进行设置,允许从1001000到1001111的8个不同的地址。

图12所示是连接到串行总线上的8个AD7416系统，他们的OTI输出wire-andedtogether形成一条公共的中断线。

这种结构使得每一个器件都得读到以确定发生了哪一个中断,如果每个器件只需要一个中断，OTI输出可分别连接到I/O片上。

图12多个AD7416连接到一条串行总线上

4。

小结

本文主要介绍了AD7416/AD7417/AD7418的特点及工作原理,它们可广泛应用于工业过程控制、自动调温、风扇控制和多路复用系统中.