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高精度AD轉(zhuǎn)換器LTC1606及其應(yīng)用
摘要:介紹了一種高精度單通道16位并行輸出A/D轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)采集相關(guān)的主要匯編源程序。1。蹋裕茫保叮埃兜闹饕攸c
LTC1606是LINEAR公司生產(chǎn)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。其主要特點如下:
●含有16位采樣保持功能的模數(shù)轉(zhuǎn)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(nèi)自帶基準(zhǔn)源,也可以外接基準(zhǔn)源;
●片內(nèi)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。蹋裕茫保叮埃兜囊_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(yīng)通過200Ω的電阻連接到需轉(zhuǎn)換的模擬輸入,滿量程為±10V;
AGND1、AGND2:模擬地;
REF:2.5V基準(zhǔn)源輸入端,通常接2.2μF的旁路鉭電容,也可以接外部基準(zhǔn)源;
CAP:基準(zhǔn)緩沖輸出,應(yīng)接10μF電容旁路到地;
D15~D8:三態(tài)數(shù)據(jù)輸出端,當(dāng)CS為高或R/C 為低時,輸出為高阻態(tài);
DGND:數(shù)字地;
D7~D0:三態(tài)數(shù)據(jù)輸出端,當(dāng)CS為高或R/C 為低時,輸出為高阻態(tài);
BYTE:字節(jié)選擇端,當(dāng)BYTE端接低電平時,D15~D0按16位并行輸出數(shù)據(jù);當(dāng)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(dāng)CS為低時,在 R/ C端的下降沿啟動采樣保持器并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,并在R/ C的上升沿將使能數(shù)據(jù)輸出;
CS:片選端,當(dāng)R/ C為低時,在CS引腳的下降沿啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換,當(dāng)R/C 為高時,在CS引腳的下降沿使能數(shù)據(jù)輸出;
BUSY:模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出引腳。當(dāng)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時,該引腳輸出低電平,當(dāng)BUSY端產(chǎn)生一上升沿時,表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束,數(shù)據(jù)輸出端有效。當(dāng)BUSY產(chǎn)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(shù)字5V電源輸入端,使用時接到VANA。
2.2 A/D轉(zhuǎn)換的啟動和數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換:一是當(dāng)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(zhuǎn)換。該負跳變脈沖至少應(yīng)持續(xù)40ns,且最大脈沖寬度應(yīng)不超過6μs。二是當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換啟動后,BUSY腳將變?yōu)榈碗娖讲⒈3种敝帘敬无D(zhuǎn)換完成。當(dāng)BUSY為低時,新的轉(zhuǎn)換命令將不起作用。應(yīng)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(zhuǎn)換過程。
LTC1606的轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進制補碼的形式并行輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)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(zhuǎn)換完成之后,轉(zhuǎn)換結(jié)果送入輸出寄存器鎖存。當(dāng)且僅當(dāng)R/ C為高電平而CS為低電乎時,轉(zhuǎn)換結(jié)果才能被讀取。
芯片轉(zhuǎn)換結(jié)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(shù)據(jù)總線和8位數(shù)據(jù)總線的微處理器均能接口,可滿足不同的應(yīng)用場合,從而使LTC1606具有較廣的應(yīng)用范圍。
3 高精度數(shù)據(jù)采集電路設(shè)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(shù)字信號處理器系列,該系列可用于各種數(shù)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)高精度的信號采集?進行了大量的數(shù)據(jù)處理運算,并且以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了伺服控制。應(yīng)用時采用TMS320LF2407A作為這個系統(tǒng)的主控芯片,通過LTC1606實現(xiàn)對模擬信號的采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換,圖2所示為數(shù)據(jù)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(qū)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(xiàn)和16位DSP的接口設(shè)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(shù)轉(zhuǎn)換。而在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中,BUSY將變
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