16位A/D转换器CS5521在双色红外信号检测中的应用

发布时间:2007/8/28 0:00:00 访问次数:522

摘要：针对红外信号传感器输出信号较弱且变化范围大的特点，介绍了一种基于16位A/D 转换器CS5521的可编程红外信号检测电路的设计方法。

关键词： CS5521A/D转换器可编程增益放大器红外信号检测

双色红外探测是一种高抗干扰的热源探测。由于热源温度高低、传播距离远近以及传播媒介等的不同，红外性能亦不同，所以红外传感器输出信号较弱且变化范围大(0.1μA～1mA)。因此，要求信号检测电路具有低噪声、低零漂、高抗噪及大范围增益可调等性能。这类电路一般由电流—电压转换模块、可编程增益放大模块和A/D转换模块组成。若将各部分用不同芯片来设计，电路不仅功耗大、体积大，而且参数调整和性能补偿都较复杂。如果选用美国Crystal公司推出的CS5521 A/D转换芯片，设计红外信号检测电路，可克服上述缺点。

１ CS5521简介

CS5521芯片为２０脚PDIP或SSOP封装。其结构如图1所示，由多路复用器、20倍斩波稳定测量放大器，可编程增益放大器(PGA)、带有数字滤波器的16位Δ－Σ A/D转换器及片上校验电路(Calibration)和寄存器构成。

１．１主要性能

·16位A/D转换精度。

·串行接口。

·两个差分输入物理通道。每个通道可自校验和系统校验。可设定四个逻辑通道，可多通道自动循环转换。

·6种缓冲单／双极输入范围：25mV、55mV、100mV、1V、2.5V、5V。

·转换数据FIFO(先入先出)，最高输出频率为303Hz（此时接100kHz晶振）。

·单电源＋5V模拟供电，＋5V或＋3V数字供电。

·可按如图2(a)设计成自身提供负电源，在NBV端产生－1.8V～－2.5V的电压，从而使片上测量放大器能够测量≤±100mV 的以地为参考的双极性信号。

·功耗：5.5mW

１．２片内寄存器

·8位只写指令(Command)寄存器用于存放供片内微处理器使用的指令。指令最高位为‘0’时，为读写其它寄存器指令；最高位为‘1’时，为启动A/D转换指令或校验指令。

·24位可读写配置(Configure)寄存器用于设置斩波频率、逻辑通道数、多通道循环转换、负电源及软件复位。

·24位×2可读写通道设置(Channel Setup)寄存器，用于设置各逻辑通道的输入范围、循环转换时的输出率及与其对应的物理通道号设置时用到配置寄存器中的逻辑通道数，所以此寄存器应在配置寄存器设置之后设置　。

·只读先入先出数据输出(fifo Data Output)寄存器组读数时先送8个脉冲用于清除SDO，后送24×N(循环逻辑通道数)个脉冲用于读数。24位数据的前16位是转换结果，后8位包含物理通道、振荡探测及输入界限检验等信息。

·24位可读写增益(Gain)寄存器，每个物理通道各一个。用于存放校验所得的增益值。

·24位可读写偏置(Offset)寄存器，每个物理通道各一个，用于存放校验所得的偏置值。

２ CS5521在红外信号检测中的应用

双色红外检测系统原理如图３所示，被测物体发出的红外波，经光学元件汇聚到红外探测器，红外探测器将红外光信号转换成电信号，再由检测电路处理得到目标的红外信息。

２．１硬件电路

检测电路如图4所示。图中，双色红外探测器(inGaSn,Si)是电流源，两路信号电流分别经串接电阻R1、R2(或串接R1′、R2′)形成电压差，它们作为CS5521两通道的差分输入信号。电容C1、C2与电阻并联以抑制高频干扰。将ＮＢＶ端接地，在