高精度AD轉換器LTC1606及其應用

摘要：介紹了一種高精度單通道16位并行輸出A/D轉換器LTC1606的功能特點和工作過程，給出了LTC1606與DSP芯片TMS320LF2406A的硬件接口方法以及和數據采集相關的主要匯編源程序。

1、LTC1606的主要特點

ＬＴＣ１６０６是ＬＩＮＥＡＲ公司生產的具有采樣保持功能的１６位高速ＡＤＣ。該ＡＤＣ分辨率高，采樣速率高、功耗小，可在高精度的數據采集系統(tǒng)中廣泛應用。其主要特點如下：

●含有１６位采樣保持功能的模數轉換器；

●２５０ｋＨｚ采樣速率，信噪比達９０ｄＢ；

●信號輸入范圍為±１０Ｖ；

●采用單５Ｖ電源供電，典型功耗為７５ｍＷ；

●片內自帶基準源，也可以外接基準源；

●片內自帶同步時鐘；

●采用２８腳ＳＳＯＰ封裝；

●帶有和ＭＣＵ兼容的１６位并行輸出端口。

2、LTC1606的引腳介紹及使用說明

２．１ ＬＴＣ１６０６的引腳介紹

ＬＴＣ１６０６的引腳排列圖如圖１所示，各引腳功能及使用說明如下：

ＶＩＮ：模擬量輸入端，使用時應通過２００Ω的電阻連接到需轉換的模擬輸入，滿量程為±１０Ｖ；

ＡＧＮＤ１、ＡＧＮＤ２：模擬地；

ＲＥＦ：２．５Ｖ基準源輸入端，通常接２．２μＦ的旁路鉭電容，也可以接外部基準源；

ＣＡＰ：基準緩沖輸出，應接１０μＦ電容旁路到地；

Ｄ１５～Ｄ８：三態(tài)數據輸出端，當ＣＳ為高或Ｒ／Ｃ 為低時，輸出為高阻態(tài)；

ＤＧＮＤ：數字地；

Ｄ７～Ｄ０：三態(tài)數據輸出端，當ＣＳ為高或Ｒ／Ｃ 為低時，輸出為高阻態(tài)；

ＢＹＴＥ：字節(jié)選擇端，當ＢＹＴＥ端接低電平時，Ｄ１５～Ｄ０按１６位并行輸出數據；當ＢＹＴＥ端接高電平時，高８位和低８位分兩次并行輸出；

Ｒ／ Ｃ：Ｒｅａｄ／Ｃｏｎｖｅｒｔ輸入端，當ＣＳ為低時，在 Ｒ／ Ｃ端的下降沿啟動采樣保持器并進行模數轉換，并在Ｒ／ Ｃ的上升沿將使能數據輸出；

ＣＳ：片選端，當Ｒ／ Ｃ為低時，在ＣＳ引腳的下降沿啟動模數轉換，當Ｒ／Ｃ 為高時，在ＣＳ引腳的下降沿使能數據輸出；

ＢＵＳＹ：模數轉換狀態(tài)輸出引腳。當進行模數轉換時，該引腳輸出低電平，當ＢＵＳＹ端產生一上升沿時，表示模數轉換結束，數據輸出端有效。當ＢＵＳＹ產生上升沿時，ＣＳ和Ｒ／ Ｃ必須為高；

ＶＡＮＡ：模擬５Ｖ電源輸入端，接０．１μＦ的陶瓷電容和１０μＦ的鉭電容旁路到地；

ＶＤＩＧ：數字５Ｖ電源輸入端，使用時接到ＶＡＮＡ。

２．２ Ａ／Ｄ轉換的啟動和數據讀取

ＬＴＣ１６０６在ＣＳ和Ｒ／ Ｃ腳的共同作用下，可在下述兩種情況下開始一次Ａ／Ｄ轉換：一是當Ｒ／ Ｃ腳為低電平時，將在ＣＳ引腳的脈沖下降沿啟動一次Ａ／Ｄ轉換。該負跳變脈沖至少應持續(xù)４０ｎｓ，且最大脈沖寬度應不超過６μｓ。二是當ＣＳ引腳為低電平時，可在Ｒ／ Ｃ腳的脈沖下降沿啟動一次Ａ／Ｄ轉換。這種方式對負跳變脈沖的要求與第一種情況相同。

在一次Ａ／Ｄ轉換啟動后，ＢＵＳＹ腳將變?yōu)榈碗娖讲⒈３种敝帘敬无D換完成。當ＢＵＳＹ為低時，新的轉換命令將不起作用。應注意的是，在ＢＵＳＹ變高之前，Ｒ／ Ｃ和ＣＳ必須變?yōu)楦?，否則將啟動一次無效的轉換過程。

ＬＴＣ１６０６的轉換結果以二進制補碼的形式并行輸出。轉換結果可按字?１６位　讀取，也可按字節(jié)?８位　分兩次讀取。在一次轉換完成之后，轉換結果送入輸出寄存器鎖存。當且僅當Ｒ／ Ｃ為高電平而ＣＳ為低電乎時，轉換結果才能被讀取。

芯片轉換結果輸出線的高字節(jié)和低字節(jié)的位置可用ＢＹＴＥ腳電平的變化加以改變，這樣ＬＴＣ１６０６芯片與１６位數據總線和８位數據總線的微處理器均能接口，可滿足不同的應用場合，從而使ＬＴＣ１６０６具有較廣的應用范圍。

3、高精度數據采集電路設計

ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０ｘ是德州儀器（ＴＩ）公司推出的基于Ｃ２ｘＬＰ １６位定點低功耗的數字信號處理器系列，該系列可用于各種數字伺服控制和嵌入式控制系統(tǒng)。２４０ｘ系列ＤＳＰ芯片除具有ＤＳＰ芯片共有的速度快的特點外，最大的特點是片上集成了大量的外圍資源，主要包括雙存?。遥粒鸵约埃疲蹋粒樱群蛢蓚€事件管理模塊ＥＶＡ、ＥＶＢ，在事件管理模塊中主要有以下功能模塊：定時器、ＰＷＭ信號發(fā)生器、ＣＡＮ現場總線接口、ＳＣＩ串行通信接口、看門狗定時器以及通用的雙向數字Ｉ／Ｏ端口等。

筆者在研究海洋重力傳感器的信號提取過程中，為了實現高精度的信號采集?進行了大量的數據處理運算，并且以此為基礎實現了伺服控制。應用時采用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ作為這個系統(tǒng)的主控芯片，通過ＬＴＣ１６０６實現對模擬信號的采集和模數轉換，圖２所示為數據采集部分的電路原理圖。

在圖２所示的電路中，在５Ｖ供電的ＬＴＣ１６０６和３．３Ｖ供電的ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ之間加上了兩片１６位的總線驅動器。這樣，ＬＴＣ１６０６接地可使其工作在１６位并行輸出方式下，這樣可以很方便地實現和１６位ＤＳＰ的接口設計。為使ＬＴＣ１６０６的控制邏輯變得比較簡單，可將ＣＳ接地。在這種情況下，如果Ｒ／ Ｃ引腳變低，ＬＴＣ１６０６將對輸入信號進行采樣保持，并開始模數轉換。而在模數轉換過程中，ＢＵＳＹ將變低，直到轉換結束，此時微處理器將從ＬＴＣ１６０６的數據端口讀出模數轉換結果。

在用ＤＳＰ對ＬＴＣ１６０６進行控制時，可用ＤＳＰ的一次“假寫”操作將ＷＥ引腳置低，并使ＬＴＣ１６０６ Ｒ／ Ｃ引腳變低，從而啟動ＬＴＣ１６０６進行模數轉換。在轉換結束時，再由狀態(tài)引腳ＢＵＳＹ的上升沿信號產生ＤＳＰ的外部中斷ＸＩＮＴ１所需的中斷源信號，從而在ＤＳＰ的中斷程序中讀出模數轉換結果，并進行相應處理，然后啟動下一次模數轉換。值得注意的是，ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ的ＸＩＮＴ１外部中斷的極性是可編程的，在該系統(tǒng)中，必須將其編程為上升沿觸發(fā)。