AD7705/AD7706：3 V/5 V供电，1 mW功耗，2/3通道，16位，Σ-Δ模数转换器的接口说明
AD7705与AD7706是两款高精度Σ-Δ模数转换器（ADC），支持3 V和5 V供电电压，功耗极低，仅1 mW，适用于多种精密测量和控制场景。这两款器件提供16位分辨率，能够捕捉微小信号变化，广泛应用于工业自动化、医疗设备及传感器接口等领域。
AD7705支持两个输入通道，AD7706则支持三个通道，便于实现多通道数据采集。其低噪声和高线性度特性，使其特别适合对信号精度要求较高的应用。内置的增益放大器和低通滤波器，有助于提升信号完整性，同时减少对外部元件的依赖，简化系统设计。
数字接口
AD7705/AD7706的寄存器配置和数据读取均通过串行接口完成。所有通信操作必须从写入通信寄存器开始。上电或复位后，设备进入等待状态，直到接收到通信寄存器的写入命令。该寄存器决定了后续操作是读取还是写入，以及目标寄存器的地址。
串行接口由五条信号线组成：CS（片选）、SCLK（串行时钟）、DIN（数据输入）、DOUT（数据输出）和DRDY（数据就绪）。DIN用于向寄存器写入数据，DOUT用于读取数据。SCLK控制数据传输的时序，DRDY作为状态信号，指示数据寄存器是否已准备好读取。当数据更新完成，DRDY变为低电平；读取完成后，DRDY恢复为高电平。
图1和图2分别展示了AD7705/AD7706的读取和写入时序。需要注意的是，在数据寄存器更新完成前，不应尝试读取，以避免获取到旧数据。
在三线模式下，CS被拉低，SCLK、DIN和DOUT用于通信，DRDY状态可通过查询通信寄存器的MSB位获取。该模式适用于与微控制器的接口。若需使用CS作为解码信号，可通过端口位实现。建议在数据传输间隙保持SCLK为高电平。
AD7705/AD7706也可通过CS作为帧同步信号，适用于DSP接口。在该模式下，CS通常在SCLK下降沿之后触发，因此MSB的传输由CS控制。只要满足时序要求，SCLK可在数据传输间隙持续运行。
串行接口可通过RESET引脚或在DIN线上连续写入32个逻辑1进行重置。此操作将接口恢复到初始状态，但不会清除寄存器内容。建议在重置后重新配置寄存器。
对于仅有一条数据线的微控制器，可将DIN和DOUT连接至同一引脚，并通过10 kΩ上拉电阻实现双向通信。在接口丢失的情况下，需先执行24个时钟周期的读取操作，再写入32个逻辑1以完成重置。
图1. 读取周期时序图
图2. 写入周期时序图
配置AD7705/AD7706
AD7705/AD7706包含六个可访问的寄存器，所有操作均需通过通信寄存器启动。图3展示了AD7705上电或复位后的配置流程，AD7706的流程类似。
流程图中提供了两种DRDY状态检测方式：轮询和中断。此外，还展示了在特定配置下（增益1、无滤波器同步、双极模式、缓冲关闭、时钟频率4.9512 MHz、输出频率50 Hz）的寄存器写入序列。
图3. AD7705的设置与读取流程图
微机/微处理器接口
AD7705/AD7706的串行接口兼容大多数微控制器和微处理器。图3中的流程图概述了与微控制器连接的基本步骤。图4至图6展示了典型接口电路。
该接口支持三线操作，兼容SPI协议，适用于需要减少接口线数的隔离系统。SCLK输入采用施密特触发器设计，以适应光耦合器的慢边沿。其他数字输入的上升和下降时间应控制在1微秒以内。
大部分寄存器为8位，便于与8位串行端口连接。数据寄存器为16位，偏移和增益寄存器为24位，可通过多次8位传输完成写入。DSP处理器通常支持16位数据传输，部分型号（如ADSP-2105）允许用户自定义传输位数，以匹配寄存器长度。
对于8位寄存器，连续两次写入可视为一次16位操作。例如，更新设置寄存器时，需先写入通信寄存器以指定目标寄存器，再写入8位数据。该操作可在一次16位传输中完成。
AD7705/AD7706至68HC11接口
图4展示了AD7705/AD7706与68HC11微控制器的接口。该图显示了最小三线接口，其中CS为硬连线低电平。DRDY状态可通过轮询通信寄存器或连接至68HC11的端口位进行监控。
另一种方案是将DRDY连接至68HC11的中断输入（如IRQ），实现中断驱动读取。若需控制CS，可使用68HC11的输出端口位。
图4. AD7705/AD7706至68HC11接口
68HC11配置为主模式，CPOL和CPHA设置为逻辑1，SCLK在数据传输间隙保持高电平。AD7705/AD7706不支持全双工操作。在写操作期间，DOUT无输出；在读操作期间，DIN输入被忽略。
“AD7705与68HC11接口的C代码”部分提供了接口示例代码。在该示例中，DRDY连接至68HC11的PC0端口位，并通过轮询判断状态。
图5. AD7705/AD7706至8XC51接口
AD7705/AD7706至8051接口
图5展示了AD7705/AD7706与8XC51微控制器的接口。在该配置中，CS为硬连线低电平，最小接口线数为两条。DRDY状态可通过轮询通信寄存器或连接至8XC51的端口位进行监控。
另一种方案是将DRDY连接至8XC51的INT1输入，实现中断驱动读取。若需控制CS，可使用8XC51的输出端口位。
8XC51配置为模式0串行接口，仅有一条数据线。因此，AD7705/AD7706的DOUT和DIN需通过10 kΩ上拉电阻连接。在数据传输间隙，SCLK保持高电平。由于AD7705/AD7706优先传输MSB，而8XC51优先接收LSB，因此需对数据进行重新排列。
图6. AD7705/AD7706至ADSP-2103/ADSP-2105接口
AD7705/AD7706至ADSP-2103/ADSP-2105接口
图6展示了AD7705/AD7706与ADSP-2103/ADSP-2105 DSP处理器的接口。在该配置中，DRDY状态可通过轮询通信寄存器或连接至DSP的中断输入（如IRQ2）进行监控。
ADSP-2103/ADSP-2105的串行接口设置为交替帧模式，RFS和TFS配置为低电平有效输出，SCLK为输出。当RFS或TFS处于活动状态时，AD7705/AD7706的CS被激活。为确保正常操作，SCLK频率应限制在3 MHz以内。
AD7705/AD7706设置代码
以下部分提供了一组C语言编写的读写例程，用于将68HC11微控制器与AD7705连接。示例程序配置AD7705的寄存器，并从一个通道读取1000个样本。该配置与图3流程图中的条件一致。
程序执行流程如下：
- 向通信寄存器写入数据，选择通道1为活动通道，并设置下一个操作为写入时钟寄存器。
- 向时钟寄存器写入数据，设置CLKDIV位，将外部4.9512 MHz晶振二分频，输出频率为50 Hz。
- 向通信寄存器写入数据，选择通道1为活动通道，并设置下一个操作为写入设置寄存器。
- 向设置寄存器写入数据，设置增益为1，启用双极模式，关闭缓冲，清除滤波器同步，并启动自校准。
- 轮询DRDY输出。
- 从数据寄存器读取数据。
- 重复步骤5和6，直至采集到指定数量的样本。