1、引言
　　
　　模拟信号的测量离不开A／D转换器。它的性能直接影响到测量精度。高精度、高速的A／D转换器是实现高精度测量的前提，但从成本和设计要求来看，选择适合的A/D转换器至关重要。电量变送器校验装置的直流测量电路选择16位高速、高精度AD7677型A／D转换器。该器件是美国模拟器件公司（ADI）生产的16bit逐次逼近（SAR）型A／D转换器，是PulSAR系列SAR型A／D转换器成员，具有基于一种提供附加零数据等待延迟特性的A／D转换器结构，零数据等待延迟在数据采集系统中是一项关键性因素。
　　
　　目前，SAR型A／D转换器已占据A／D转换器市场的大半个份额，它是那些要求将模拟信号非常地转换成数字信号的应用中zui常用、、zui有效的技术，其速度比同类产品提高50％，精度比同类产品提高3倍多，由于封装尺寸缩小40％。AD7677是通用的A／D转换器，适合于对速度和精度有特殊要求的场合，如数据采集、CT扫描仪、频谱分析仪、自动测试设备（ATE）和通用测试设备。AD7677型A／D转换器具有1MS／s转换速率，其积分非线性误差（INL）和微分非线性误差（DNL）都为±lLSB，并且无失码，它不仅能实现高速与高精度，而且功耗也低，通常在1MS／s转换速率下，功耗小于115mW。
　　
　　2、AD7677特性与工作原理
　　
　　图1给出AD7677的原理框图。AD7677具有真正的16位精度，不仅能为测量系统提供较高精度，还能提供3种不同转换速率，以适应不同应用需求。在高速模式下，该A／D转换器的zui大采样速率为1MS／s，它要求两次转换时间不能超过1ms，这样才能保证全量程的精度：如果两次转换时间超过lms，则在A／D转换器启动后将忽略*次测量值。所以该模式一般用于需要高速测量的场合。在普通模式下，A/D转换器的zui大采样速度为800KS／s，它对两次采样之间的时间间隔没有要求，因此该模式适合用于多路数据采集系统中。而在脉冲模式下，可以实现低功耗设计，可通过节电方式来降低采样间隔期间的功耗，其zui大采样速率为666KS／s。在采样速率为100S／s下，其典型功耗为15pW，因此该模式一般用于电池供电场合。
　　
　　图2给出AD7677A／D转换器的时序图。AD7677利用CNVST信号控制转换，一旦开始转换，即使PD端口出现低电平，也不能重新启动或停止转换。CNVST信号独立于CS和RD信号工作。在AD7677A／D转换器采样时，BUSY信号为高，此时可连接单片机进行检测；BUSY信号为低时，该A／D转换器处于等待状态，直到CNVST再次为低时，则开始新的转换。
　　
　　AD7677支持串行通讯和并行通讯。为便于高速测量，该系统设计中，将引脚SER／PAR设置为低电平，并采用并行通讯。当RD信号使能时，若BUSY信号为低，则读取目前的采样值：若BUSY信号为高，则读取上次采样值。图3给出并行接口的时序图。16位数据通过引脚BYTESWAP进行控制，并按照8位数据传输。当BYTESWAP位为低时，低8位数据由D[7：0]输出，而高8位数据则由D[15：8]输出；当BYTESWAP位为高时，低8位数据由D[15：8]输出，而高8位数据则由D[7：0]输出。将引脚BYTESWAP连接到地址线上，控制其电平高低，即可通过8位数据线读取16位数据。
　　
　　3、AD7677在系统中的应用
　　
　　利用一片AD7677、一个驱动器和一个光电耦合器即可构成一个16位、zui高采样频率可达1MHz，每组zui大采样数为32kHz的数据采集系统。影响采集系统性能的参数很多，归纳起来主要有以下4个方面：
　　
　　（1）基准电压当采样转换时，AD7677以基准电压作为参考电压，所以基准电压的稳定性决定了测量的稳定性。这里选择低噪声、低温漂、超高精度的电压基准器件ADR421来提供基准电压，其输入电压为12V，输出电压为2．5V。图4给出基准电压参考电路。
　　
　　（2）采样控制脉冲由外部提供采样脉冲，其zui高频率应小于1MHz,，这*据要求，采用8MHz有源晶体振荡器，经32倍分频后提供采样脉冲，其采样频率zui终选择250kHz。
　　
　　（3）模拟输入信号由低噪声、低漂移、高性能运算放大器实现缓冲、放大及阻抗变换，并进行适当的滤波，按输入信号的大小自动切换放大量程。
　　
　　（4）单端输入变双端输入信号采集系统一般都采用单端信号输入。为了提高共模抑制比，常常需要将单端信号变成双端差分输入。图5给出单端输入变双端输入电路。
　　
　　在采集系统中已根据试验设置A／D转换模式．单片机只需控制何时采样及实时处理采样数据即可。单片机等待采样命令，当接到命令后，打开A／D转换器的中断，片选A／D转换器开始采集数据，通过设置软件计数器中的数值控制采集点数，这样既容易改变测量模块的参数，也容易使系统升级。将每次采集数据保存到片外RAM进行数据处理。
　　
　　4、结语
　　
　　在装置中，配合使用AD7677与量程切换电路，实现了直流电压在O~10V、直流电流在4~40mA范围内的自动测量。在测量直流电压或电流时，由于测量量程的范围不同。而且不同的量程系差也不一致，所以补偿系数也有区别．需要在编制程序时分别考虑。测量电流与测量电压的子程序流程基本相同，只是在计算真实值时，公式稍有区别。在设计数据处理计算中，采用平均值数字滤波方法，使得该装置的测量精度达到0．01％以上，线性度达到0．005％。由此可见，AD7677型A／D转换器不仅能够满足设计要求．而且可得到进一步推广应用。