1.特性
【1】单独供电
【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 【3】低待机电流
【4】通过I2C总线串行输入/输出
【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址 【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入 【8】自动增量频道选择
【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD 【10】PCF8591内置跟踪保持电路 【11】8-bit逐次逼近A/D转换器
【12】通过1路模拟输出实现DAC增益 2、应用 . 闭环控制系统
. 用于远程数据采集的低功耗转换器 . 电池供电设备
. 在汽车、音响和TV应用方面的模拟数据采集 3、概述
PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。 4. 命令信息
型号 PCF8591P PCF8591T
5内部框图
封装 名称 DIP16 SO16 描述 版本
内部框图
6. 引脚 引脚 AIN0 AIN1 AIN2 AIN3 Ａ０ 引脚序号 １ ２ ３ ４ ５ 模拟通道选择 引脚功能 模拟量输入方式 Ａ１ Ａ２ ＶＳＳ ＳＤＡ ＳＣＬ ＯＳＣ ＥＸＴ ＡＧＮＤ Ｖｒｅｆ ＡＯＵＴ Ｖｄｄ
６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ 负电源电压 数据信号 时钟信号 振荡器 振荡器输入的外部内部转换 模拟接地端 输入的参考电压 模拟量输出 正的电源电压
PCF8591引脚图
7、功能描述 7. 1地址
I2C总线系统中的每一片PCF8591通过发送有效地址到该器件来激活，该地址包括固定部分和可编程部分。可编程部分必须根据地址引脚A0. A1和A2来设置。在I2C总线协议中地址必须是起始条件作为第一个字节发送。地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的读写位。（见图3）
1 0 0 1
A2 A1 A0 R/W 图3 地址
7.2 控制字
发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能，控制寄存器的高半字节用于容许模拟输出，和将模拟输入编程为单端或差分输入。低半字节选择一个由高半字节定义的模拟输入通道。如果自动增量（auto-increment）标志置1，每次AD转换后通道号将自动增加。 如果自动增量（auto-increment）模式是使用内部振荡器的应用中所需要的，那么控制字节中模拟输出容许标志应置1.这要求内部振荡器持续运行，因此要防止振荡器启动延时的转换错误结果。模拟输出容许标志可以在其他时候复位以减少静态功耗。、
选择一个不存在的输入通道将导致分配最高可用的通道号。所以，如果自动增量（auto-increment）被置1，下一个被选择的通道将总是通道0.两个半字节的最高有效位（即第7位和第3位）是留给未来的功能，必须设置为逻辑0.控制寄存器的所有位在上电复位后被复位为逻辑0.DA转换器和振荡器在节能时被禁止。模拟输出被切换到高阻态。
7.3 DA转换
发送给PCF8591的第三个字节被存储到DAC数据寄存器，并使用片上DA转换器转换成对应的模拟电压。这个DA转换器由连接至外部的参考电压的具有256个接头的电阻分压电路和选择开关组成。接头译码器切换一个接头至DAC输出线
模拟输出电压由自动清零单位增益放大器缓冲。这个缓冲放大器可通过设置控制寄存器的模拟输出容许标志来开户或关闭。在激活状态，输出电压将保持到新的数据字节被发送。
DAC电阻电路
片上DA转换器也可用于逐次逼近AD转换.为释放用于AD转换周期的DAC，单位增益放大器还配备了一个跟踪和保持电路。在执行AD转换时该电路保持输出电压。
７．４ AD转换
ＡＤ转换器采用逐次逼近转换技术，在ＡＤ转换周期将临时使用片上ＤＡ转换器和高增益比较器。一个ＡＤ转换周期总是开始于发送一个有效模式地址给ＰＣＦ８５９１之后，ＡＤ转换周期在应搭时钟脉冲的后沿触发，所选通道的输入电压采样保存到芯片并被转换为对应的８位二进制码。 取自差分输入的采样将被转换为对应的８位二进制码。转换结果被保存在ＡＤＣ数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置１.将选择下一个通道。
在读周期传输的第一个字节包含前一个读周期的转换结果代码。以上电复位之后读取的第一个字节是０Ｘ８０，Ｉ２Ｃ总线协议的读周期如图所示。 最高AD转换速率取决于实际的I2C总线速度。
AD转换顺序
7.5 参考电压
对DA和AD转换，稳定的参考电压和电源电压必须提供给电阻分压电路（引脚ＶＲＥＦ和ＡＧＮＤ）。
AGND引脚必须连接到系统模拟地，并应该有一个参考VSS的直流偏置。
低频可应用于VREF和AGND引脚，这容许DA转换器作为一象限乘法器使用；AD转换器也可以用作一个或两个象限的模拟除法。模拟输入电压除以参考电压。其结果是被转换为二进制码。在这种应用中，用户必须保持在转换周期的参考电压稳定。 7.6 振荡器
片上振荡器产生AD转换周期和刷新自动清零缓冲放大器需要的时钟信号。在使用这个振荡器时EXT引脚必须连接到VSS，在OSC引脚振荡频率是可用的。
如果EXT引脚被送到VDD，振荡输出OSC将切换到高阻态以容许用户连接外部时钟信号至ＯＳＣ
8.Ｃ总线的特性
Ｉ２Ｃ总线是不同的ＩＣ或模块之间的双向两线通信。这两条线是穿行数据线（ＳＤＡ）和串行时钟线（ＳＣＬ）。这两条线必须通过上拉电路连接至上电源。数据传输只能在总线不忙时启动。 8.1位传输
一个数据位在每一个时钟脉冲期间传输。SDA线上的数据必须在时钟脉冲的高电压期间保持稳定，这个数据线上的改变将被当作控制信号。
位传输
8 .2 开始或停止条件
数据和时钟线在总线不忙时保持高电平。在时钟为高电平时，数据线上的一个由高到低的变化被定义为开始条件。时钟为高电平时，数据线上的一个由低到高的变化被定义为停止条件。
开始和停止条件定义 8 .3 系统配置 产生信息的器件称作“发送机”，接收信息的器件称作“接收机”。控制信息的器件称作“主机”,被控制的器件称作“从机”。 主发送、接收机 从接收机 从发送、接收机 主发送机 主发送、接收机 系统配置 8 .4 应答 在开始和停止条件之间从发送机传送到接收机的数据字节数是没有限制的，每个8位数据字节之后紧跟着一个应答位。应答位是由发送机放在总线的一个高电平，而主机他产生一个额外的与应答有关的时钟脉冲。地址匹配的从接收机必须在接收每个字节后产生一个应答。然而主机在接收到每个已经被从发送机终止的字节后必须产生一个应答，在应答时钟脉冲期间，应答的器件必须将SDA线拉低，因此在应答相应的时钟脉冲的高电平期间，SDA线必须保持稳定的低电平。在由从机终止的最后一个字节，主接收机必须通过产生一个低电平应答向发送机发出一个数据结束信号，这样发送机必须将数据线拉高以容许主机产生停止条件。 I2C总线应答 8 .5 I2C总线协议 在开始条件后一个有效的硬件地址必须发送至PCF8591。读写位定义了以后单个或多个字节数据传输的方向。开始条件、停止条件和应答位的格式和定时参考I2C总线特性。在写模式，数据传输通过发送下一个数据传输的停止条件或开始条件来结束。 从机应答 从机应答 从机应答 启动 地址 0 A 控制字 A 数据字节 A P/S 写模式的总线协议 DA转换 从机应答 主机应答 无应答 启动 地址 1 A 控制字 A 数据字节 N A P 读模式的总线协议，AD转换
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