24bitΔΣADコンバータ：AD7791(ANALOG DEVICES製)の紹介

1．はじめに
　24bitADコンバータDAC1220(ANALOG DEVICES製)を使用するため，
　プログラムを作り動作確認をしたので紹介する。

２．AD7791の基本性能と回路構成
　（１）特徴
　　　　①ΔΣ24bitADコンバータ
　　　　②３線式シリアル転送
　　　　③50Hzと60Hzを同時除去
　　　　④外部リファレンスが必要
　　　　⑤変換範囲（差動で±Vref）：今回は2.5V
　　　　 　出力データ：＋2.5V=0xFFFFFF，　0V=0x800000，　－2.5V=0x0
　　　　⑥１回計測の場合変換時間は標準で120msec必要（連続測定の場合は60msec）

　（２）回路図
　　　製品名：高精度電源　PS-GI0147　計測・IO回路（PS-GI0147-G07）

　　　　　　　　　

　　　　①入力は±信号を差動出力変換する差動AMP(LTC6362)を使用
　　　　②この回路を3回路設けCLK,Di,Doは共通とし，/CSで識別する
　　　　　　/CS=Lowの時，信号ラインはアクティブとなり，Do=Lowで変換完了をチェックする
　　　　③3回路同時に/CS=Lowとし一斉変換スタートさせることが可能。
　　　　　読出しは順次/CS=Lowとし，DoをチェックしLowならば読取する
　　　　④Vrefは温度係数1ppm(標準)のMAX6325(ANALOG DEVICES製)の2.5V
　　　　　これにより入力信号は±2.5Vの値を扱う

３．データの送受信方法
　（１）レジスタ（CR）
　　　①コミュニケーション・レジスタ
　　　　すべてはこのレジスタの設定から始める
　　　　次のレジスタの指定，読出or書込，連続ﾓｰﾄﾞ，入力chを設定する

bit	bit名	説明
CR7	/WEN	書込有効　0
CR6	0	必ず0書込
CR5-4	RS1-RS0	レジスタアドレス
CR3	R|/W	読出，書込
CR2	CREAD	連続読出モード
CR1-0	CH1-CH0	入力ch選択

　　　②ステータス・レジスタ（コミュニケーションレジスタ：RS1,0=0,0）
　　　　変換完了，エラー情報の読取り。（使用していない）
　　　③モード・レジスタ　　（コミュニケーションレジスタ：RS1,0=0,1）
　　　　連続変換/シングル変換の設定。
　　　　バッファモードの設定：バッファモードは入力回路をHiZにする。
　　　　☆☆☆　シングル変換モード設定が１回変換START指令となる　☆☆☆
　　　④フィルタ・レジスタ　（コミュニケーションレジスタ：RS1,0=1,0）
　　　　消費電流抑制のため低クロック化や，50/60Hzのフィルタ特性の選択（デフォルト値で使用）
　　　⑤データ・レジスタ　　（コミュニケーションレジスタ：RS1,0=1,1）

　（２）送受信データ例
　　　①デバイスのリセット：シリアル・クロックで32サイクル間Din=Highを送信する。
　　　　　/CS=Low　→ 0xFFFFFFFF送信　→　/CS=High
　　　②変換START指令：モード設定：シングル変換モード，バッファモードに変換STRT
　　　　　/CS=Low　→　0x1082送信　→　/CS=High
　　　　　(次レジスタ：モードレジスタの書込=0x10，モードレジスタ値=0x82）
　　　　　注）AD7791は３回路あり，START指令は3回路一括STARTさせた。
　　　③データの読取：変換時間120msec必要（変換完了確認は，1回路ずつポーリング）
　　　　　変換完了のポーリングをしDo=Lowを検出したら，データを読む
　　　　　/CS=Low　→　Do=Lowチェック→　Do=High　→　/CS=High　次回確認
　　　　　　　　　　　→　Do=Low　→　0x38送信後24bitData読込　→　/CS=High
　　　　　(次のレジスタ：データレジスタの読取=0x38）

４．波形確認

　　　①SCLK立下りとDi変化同時は動作しなかった。
　　　　Diを確定してからSCLKを立上げ→立下げで動作OKとなる

（２）３CH一括START，ポーリングデータ読取のシーケンス

　　　

５．結果
　　（１）入力は±2.5Vフルスケールで値7FFFF≒8388600の約70%値の測定において
　　　　　5827〇xx　〇の位±１程度変化，xxは測定の都度変化する
　　　　　　→∴±199÷8388600=±24ppmのバラツキ　→　15bitは1/32768≒30ppmなので
　　　　　15bit程度の精度と考える（ノイズの影響は考慮していない）