AD转换器
- 格式:doc
- 大小:99.50 KB
- 文档页数:6
AD转换器及其接口设计详解AD转换器(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)是将模拟信号转换为数字信号的一种设备。
在现代电子系统中,由于数字信号处理的高速、高精度和可编程性等优势,数字信号的应用广泛而且日益增多,而模拟信号则需要通过AD转换器转换为数字信号才能够被处理和分析。
在设计AD转换器的接口时,需要考虑以下几个方面:1.信号输入接口:AD转换器的输入通常是来自于外界的模拟信号,如声音、视频、温度等。
因此,设计AD转换器的接口时,首先需要提供适当的模拟输入接口,通常是通过引脚或者接口连接。
2.时钟信号接口:AD转换器需要一个时钟信号来同步转换过程。
时钟信号的频率和精度对AD转换器的性能有重要影响。
因此,设计AD转换器的接口时,需要提供一个稳定的时钟信号输入接口,并能够精确控制时钟频率。
3.控制信号接口:AD转换器通常需要一些控制信号来配置转换参数,如采样率、精度、增益等。
因此,在设计AD转换器的接口时,应提供一些控制信号输入引脚或者接口,以便用户可以灵活地配置AD转换器的性能参数。
4.数字输出接口:AD转换器的输出是数字信号,通常是二进制码。
设计AD转换器的接口时,需要提供一个数字输出接口,可以是并行接口、串行接口或者其他形式的接口,以便用户可以直接读取或者传输AD转换器的输出信号。
5.数据传输接口:AD转换器的输出信号通常需要经过处理和传输才能被其他系统使用。
因此,在设计AD转换器的接口时,应考虑提供一个数据传输接口,以便用户可以方便地将AD转换器的输出数据传输给其他系统。
在实际的AD转换器设计中,还需要考虑一些其他因素,如功耗、电磁兼容性、抗干扰能力等。
此外,根据具体应用需求,还可以考虑一些特殊功能的接口设计,如温度传感器接口、输入放大器接口、数字滤波器接口等。
总之,AD转换器的接口设计应综合考虑模拟信号输入、时钟信号输入、控制信号输入、数字输出和数据传输等因素,并根据具体应用需求,设计合适的接口形式和参数,以提高AD转换器的性能和适用性。
AD转换器及其接口设计AD转换器(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在现代电子系统中,ADC被广泛应用于各种领域,包括通信、娱乐、医疗、工业控制等。
本文将详细介绍AD 转换器及其接口设计。
一、AD转换器的基本原理1.采样:AD转换器将模拟信号按照一定的时间间隔进行采样,即在一段时间内获取信号的样本值。
采样定理要求采样频率必须大于信号最高频率的两倍,以保证采样后的数字信号能完整地表示模拟信号。
2.量化:采样后的信号是连续的模拟信号,需要将其离散化为一定数量的离散值。
量化过程将每个样本值映射为最接近的一个离散值,并用有限位数的二进制表示。
3.编码:量化后的离散信号是一个个数字,需要进一步进行编码以表示其大小。
常用的编码方式有二进制码、格雷码等。
二、AD转换器的接口设计1.模拟输入端口:AD转换器通常具备一个或多个模拟输入端口,用于接收模拟信号。
模拟输入端口一般要满足一定的电压范围要求,通常为0V至参考电压(通常为3.3V或5V)之间。
2.数字输出端口:AD转换器通过数字输出端口将转换后的数字信号输出给外部设备。
数字输出端口一般为并行接口或串行接口,常见的有SPI、I2C和UART等。
3.时钟信号:AD转换器需要一个时钟信号来同步采样和转换过程。
时钟信号通常由外部提供,可以是外部晶体振荡器或其他时钟源。
4.控制信号:AD转换器还可能需要一些控制信号来设置工作模式、增益、采样率等参数。
控制信号一般由微处理器或其他逻辑电路生成和控制。
三、AD转换器的接口设计要点1.采样率:为了准确地表示模拟信号,AD转换器的采样率需要满足采样定理的要求。
采样率的选择需要根据应用场景和信号频率来确定。
2.分辨率:分辨率是指AD转换器能够表示的最小量化步长。
一般分辨率越高,表示精度越大。
分辨率一般由位数来表示,如8位、10位、12位等。
3.电压范围:AD转换器的模拟输入端口需要满足一定的电压范围要求。
什么是ad转换器将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称a/d转换器或adc,analog to digital converter);将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称d/a转换器或dac,digital to analog converter);a/d转换器和d/a转换器已成为信息系统中不可缺俚慕涌诘缏贰?br> 为确保系统处理结果的精确度,a/d转换器和d/a转换器必须具有足够的转换精度;如果要实现快速变化信号的实时控制与检测,a/d与d/a转换器还要求具有较高的转换速度。
转换精度与转换速度是衡量a/d与d/a转换器的重要技术指标。
随着集成技术的发展,现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的a/d和d/a转换器,它们具有愈来愈先进的技术指标。
A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号,因此,A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
在实际电路中,这些过程有的是合并进行的,例如,取样和保持,量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。
取样和保持取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图11.8.1所示。
图(a)为取样电路结构,其中,传输门受取样信号S(t)控制,在S(t)的脉宽τ期间,传输门导通,输出信号v O(t)为输入信号v1,而在(T s-τ)期间,传输门关闭,输出信号v O(t)=0。
电路中各信号波形如图(b)所示。
图11.8.1 取样电路结构(a)图11.8.1 取样电路中的信号波形(b)通过分析可以看到,取样信号S(t)的频率愈高,所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。
但带来的问题是数据量增大,为保证有合适的取样频率,它必须满足取样定理。
取样定理:设取样信号S(t)的频率为f s,输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为f imax,则f s与f imax必须满足下面的关系f s≥2f imax,工程上一般取f s>(3~5)f imax。
AD转换器主要技术指标AD转换器(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)是将模拟信号转换为数字信号的电子器件或电路。
在许多应用领域中,如通信、控制系统、嵌入式电子系统等,AD转换器起着关键的作用。
下面将详细介绍AD转换器的主要技术指标,包括分辨率、采样率、动态范围、非线性和信噪比等。
1. 分辨率(Resolution):分辨率是指ADC能够分辨的电压或电流变化的能力。
它通常以比特(Bit)来表示,用于衡量数字输出和输入之间的差异。
具有更高分辨率的AD转换器可以精确地采样和表示输入信号的细微变化。
2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指AD转换器每秒钟可以进行的采样次数。
它通常以赫兹(Hz)来表示,用于衡量AD转换器对模拟信号的抽样频率。
较高的采样率可以准确地重构输入信号,并捕捉到高频成分和快速变化的信号。
3. 动态范围(Dynamic Range):4. 非线性(Nonlinearity):非线性是指AD转换器输出与输入之间的非线性关系。
这种非线性关系可能导致一些失真,如谐波失真或由非线性转换引起的非线性误差。
AD 转换器的非线性通常通过非线性度(Linearity)参数来表示,其中最常用的是完美度(Differential Nonlinearity,DNL)和积分非线性度(Integral Nonlinearity,INL)。
5. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR):信噪比是指AD转换器输出信号与输入信号之间的比率。
它用于衡量AD转换器对信号的测量准确性和抗干扰性能。
较高的信噪比表示AD转换器输出的数字信号较少受到噪声的影响,从而提高了信号的可靠性和准确性。
除了以上主要技术指标之外,还有一些其他的重要参数需要考虑,如功耗、工作电压、接口类型等。
这些参数根据具体应用的要求来选择,以满足系统的需求和性能要求。
总之,AD转换器的主要技术指标包括分辨率、采样率、动态范围、非线性和信噪比等。
AD转换器及其接口设计详解AD转换器(Analog-to-Digital Converter)是将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
它是现代电子系统中常见的组件之一,广泛应用于通信、测量、仪器仪表、音频处理等领域。
在AD转换器的设计中,接口设计是至关重要的,它直接影响着AD转换器的性能和可靠性。
物理接口是指AD转换器与其他外部设备(如微处理器、FPGA等)之间的连接方式和信号传输方式。
常见的物理接口包括并行接口、串行接口、I2C接口、SPI接口等。
在选择物理接口时,需要考虑系统的数据传输速度、数据带宽、线路长度、抗干扰能力等因素。
不同的物理接口有不同的特点和适用场景,因此需要根据具体应用需求选择适合的物理接口。
逻辑接口是指AD转换器与外部设备之间的控制和数据传输逻辑。
常见的逻辑接口包括并行接口、串行接口、I2C接口、SPI接口、USB接口等。
逻辑接口的设计需要考虑控制信号的数量、数据传输的稳定性、响应速度等因素。
同时,还需要考虑系统的复杂度、功耗、成本等方面的要求。
AD转换器的接口设计还需要考虑信号的采样率、分辨率和精度。
采样率是指AD转换器从模拟信号中采集样本的速率,常用单位为样本/秒(SPS),采样率越高,可以保留更多的信号细节。
分辨率是指AD转换器的输出数值的位数,通常以比特(bit)为单位,分辨率越高,可以提供更准确的数字化信号。
精度是指AD转换器输出的数字值与实际模拟信号之间的误差,一般以最大有效位数或最小非零位数表示,精度越高,误差越小。
在AD转换器的接口设计中,还需要考虑芯片的功耗、尺寸和成本等因素。
功耗是指AD转换器在工作过程中所消耗的电能,功耗越低,可以延长系统的电池寿命或减少系统的散热需求。
尺寸是指AD转换器的物理尺寸,尺寸越小,可以降低系统的体积和重量。
成本是指AD转换器的制造成本,成本越低,可以降低系统的总体成本。
总之,AD转换器的接口设计是一个综合考虑多个因素的过程,需要根据具体应用需求选择适当的物理接口、逻辑接口和信号参数。
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用在电子电路中,AD转换器(Analog-to-Digital Converter)是一种电子设备,用于将模拟信号转换为对应的数字信号。
模拟信号是连续变化的信号,例如声音、光线强度等,而数字信号是离散的,由一系列二进制数字表示。
AD转换器的主要作用是将模拟信号转换为数字信号,以便于电子设备对其进行处理、存储和传输。
AD转换器在电子电路中具有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用场景及其相关原理。
1. 传感器信号处理传感器是将物理量转换为电信号的装置,例如温度传感器、气压传感器等。
传感器通常输出的是模拟信号,而大多数的电子设备需要数字信号进行处理。
因此,在传感器信号处理中,AD转换器起到了至关重要的作用。
它可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,并通过数字电路进行信号处理。
2. 数据采集系统在数据采集系统中,AD转换器用于将模拟信号转换为数字信号,以便于存储和处理。
例如,在工业自动化领域,AD转换器可以将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号,然后通过串行通信或存储设备传输给控制系统。
3. 音频处理音频信号的处理常常需要数字信号进行。
AD转换器可将音频信号转换为数字信号,以便于数字音频设备进行处理和存储。
例如,音频采集卡中的AD转换器将麦克风捕捉到的声音转换为数字信号,然后传输给计算机进行进一步处理,例如音频合成、降噪等。
4. 显示器的驱动电路在液晶显示器等数字显示设备中,AD转换器用于将输入信号转换为适合驱动电路的数字信号。
由于显示器通常需要显示分辨率较高的图像或视频,因此需要高精度的AD转换器来确保信号的准确度和稳定性。
5. 无线通信系统在无线通信系统中,AD转换器用于将模拟信号(例如音频信号)转换为数字信号,以便于传输。
数字化的信号可以通过调制和解调的方式进行传输,提高传输信号的可靠性和质量。
AD转换器在无线通信系统中起到了关键作用,使得通信信号的数字处理更为方便和高效。
ad转换器工作原理
AD转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
它的工作原理可以简要描述为以下几个步骤:
1. 采样:AD转换器首先将连续的模拟信号进行采样,即在一定的时间间隔内获取模拟信号的离散样本。
采样过程中,模拟信号的幅度会被量化为一组离散的数值。
2. 量化:在量化阶段,AD转换器将每个采样点的模拟信号幅度映射到一组数字取值中。
这个过程中,AD转换器使用一组固定的量化电平,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
量化电平的数目和分辨率决定了转换器的精度。
3. 编码:量化后的数字信号需要进行编码,将其转换为二进制形式的数字信号。
编码过程中,AD转换器使用二进制编码方式,将每个量化后的数字信号映射到相应的二进制编码。
4. 输出:经过采样、量化和编码后,AD转换器将数字信号输出到接收端,供后续数字系统进行处理和分析。
输出的数字信号可以被用于数字信号处理、存储和传输等应用。
需要注意的是,AD转换器的性能受到多种因素的影响,如采样率、分辨率、信噪比等。
较高的采样率和分辨率可以提高转换器的精度和灵敏度,而较低的信噪比可能会导致转换过程中的误差和失真。
因此,在实际应用中,需要根据具体需求选择适合的AD转换器。
a d转换器工作原理
AD转换器是模拟信号和数字信号之间的转换器。
在AD转换过程中,模拟信号首先经过采样,然后经过量化和编码,最后转换为数字信号输出。
AD转换器的工作原理如下:
1. 采样:AD转换器会连续地对模拟信号进行采样,即在确定的时间间隔内获取一系列离散的样本值。
采样定理规定采样频率应该是模拟信号最高频率的两倍以上,以避免信号失真。
2. 量化:采样后的模拟信号经过量化处理,将连续的模拟信号转换为离散的量化电平。
量化的目的是将连续的模拟信号离散化,使其能够用数字形式表示。
量化过程中会根据固定的量化级别将连续的模拟信号映射到特定的离散电平上。
3. 编码:量化后的模拟信号需要通过编码转换为数字信号。
编码过程中使用的编码方式包括二进制编码、格雷码等。
编码后的信号将每个量化电平映射为一个数字代码,以表示该离散电平的数值。
4. 数字信号输出:编码后的数字代码通过输出接口输出为数字信号,供其他数字电路或设备使用。
数字信号可以在计算机系统中进行数字信号处理、分析和存储等操作。
总的来说,AD转换器通过采样、量化和编码的过程将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样将模拟信号离散化,量
化将离散化后的信号分级表示,编码将信号转换为数字代码,最后输出为数字信号。
这样可以实现模拟信号的数字化处理和传输。
A/D转换器A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。
模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。
但在A/D转换前,输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。
A/D转换器的工作原理:(1)逐次逼近法(2)双积分法(3)电压频率转化法3.5.1A/D转换器的分类1)逐次逼近法逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路,转换的时间为微秒级。
逐次逼近式AD转换器基本原理是从高位到低位逐位试探比较,好像用天平称物体,从重到轻逐级增减砝码进行试探。
逐次逼近法转换过程是:初始化时将逐次逼近寄存器各位清零;转换开始时,先将逐次逼近寄存器最高位置1,送入D/A 转换器,经D/A转换后生成的模拟量送入比较器,称为V o,与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较,若V o<Vi,该位1被保留,否则被清除。
然后再置逐次逼近寄存器次高位为1,将寄存器中新的数字量送D/A转换器,输出的V o 再与Vi比较,若V o<Vi,该位1被保留,否则被清除。
重复此过程,直至逼近寄存器最低位。
转换结束后,将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器,得到数字量的输出。
逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。
2)双积分法采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。
基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔,再把此时双积分式AD转换器时间间隔转换成数字量,属于间接转换。
双积分法A/D转换的过程是:先将开关接通待转换的模拟量Vi,Vi采样输入到积分器,积分器从零开始进行固定时间T的正向积分,时间T到后,开关再接通与Vi极性相反的基准电压VREF,将VREF输入到积分器,进行反向积分,直到输出为0V时停止积分。
Vi越大,积分器输出电压越大,反向积分时间也越长。
计数器在反向积分时间内所计的数值,就是输入模拟电压Vi所对应的数字量,实现了A/D 转换。
AD转换器介绍D/A 转换器是将输⼊的⼆进制数字量转换成模拟量,以电压或电流的形式输出。
D/A 转换器实质上是⼀个译码器(解码器)。
⼀般常⽤的线性D/A 转换器,其输出模拟电压uO 和输⼊数字量Dn 之间成正⽐关系。
UREF为参考电压。
uO =DnUREF将输⼊的每⼀位⼆进制代码按其权值⼤⼩转换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加,则所得的总模拟量就与数字量成正⽐,这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
D/A 转换器⼀般由数码缓冲寄存器、模拟电⼦开关、参考电压、解码⽹络和求和电路等组成。
数字量以串⾏或并⾏⽅式输⼊,并存储在数码缓冲寄存器中;寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电⼦开关,将在解码⽹络中获得的相应数位权值送⼊求和电路;求和电路将各位权值相加,便得到与数字量对应的模拟量。
开关Si 的位置受数据锁存器输出的数码di 控制:当di=1时,Si 将对应的权电阻接到参考电压UREF 上;当di=0时,Si 将对应的权电阻接地。
权电阻⽹络D/A 转换器的特点①优点:结构简单,电阻元件数较少;②缺点:阻值相差较⼤,制造⼯艺复杂。
2. 倒T 型电阻⽹络D/A 转换器3. 电阻解码⽹络中,电阻只有R 和2R 两种,并构成倒T 型电阻⽹络。
当di=1时,相应的开关Si 接到求和点;当di=0时,相应的开关Si 接地。
但由于虚短,求和点和地相连,所以不论开关如何转向,电阻2R 总是与地相连。
这样,倒T 型⽹络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R ,整个⽹络的等效输⼊电阻为R 。
倒T 型电阻⽹络D/A 转换器的特点:①优点:电阻种类少,只有R 和2R ,提⾼了制造精度;⽽且⽀路电流流⼊求和点不存在时间差,提⾼了转换速度。
②应⽤:它是⽬前集成D/A 转换器中转换速度较⾼且使⽤较多的⼀种,如8位D/A 转换器DAC0832,就是采⽤倒T 型电阻⽹络。
三、D/A 转换器的主要技术指标1. 分辨率分辨率⽤于表征D/A 转换器对输⼊微⼩量变化的敏感程度。
AD转换及其原理AD转换器(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)是将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在现代电子技术中,AD转换器广泛应用于各种领域,如通信、计算机、仪器仪表、医疗设备等。
AD转换的原理是利用一定的电路和算法将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
整个转换过程可以分为三个步骤:采样、量化和编码。
首先是采样过程,即将模拟信号在时间上离散取样。
采样的目的是为了获取一定时间段内的模拟信号的定量表示。
采样率是衡量采样的频率,通常用赫兹(Hz)来表示。
根据采样定理,采样率应该至少是被采样信号中最高频率成分的两倍,以避免采样失真。
接下来是量化过程,即将采样得到的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样得到的信号是连续变化的,而存储和处理数字信号时需要离散的数值。
因此,量化是将连续的模拟信号按照一定的规则映射到离散的数字值。
常见的量化方式有线性量化和非线性量化。
线性量化根据信号的幅值和量化级别来进行映射,而非线性量化则根据信号的幅值和概率分布进行映射。
最后是编码过程,即将量化得到的数字信号转换为二进制码。
编码的目的是为了方便数字信号的存储和处理。
常用的编码方式有二进制编码和格雷码。
二进制编码是将每个数字信号对应的离散值用二进制数表示,格雷码则是相邻离散值的编码只有一个位数的变化,以减少编码转换时可能引入的错误。
AD转换器的实现方式有许多种,常见的包括逐次逼近型、并行型和积分型等。
逐次逼近型AD转换器是一种非常常见且常用的转换方式。
它的工作原理是通过逐步逼近的方式将模拟信号与一系列已知的参考电压进行比较,以确定最接近的数字值。
逐次逼近型AD转换器的精度一般由比较次数决定,比较次数越多,精度越高,但转换速度会降低。
除了转换方式,AD转换器的精度也是一个重要的指标。
精度指的是数字输出值和实际输入值之间的误差大小。
常见的精度指标有位数(bit)和有效位数(ENOB)等。
位数是指AD转换器的输出位数,通常越高精度越高,有效位数是指真正用于表示输入信号的有效位数,它比位数少一些,因为AD转换器的输出范围往往比输入信号的范围大一些。
ad转换器工作原理AD转换器是一种广泛应用于电子设备中的重要组件,它能够将模拟信号转换为数字信号,或者将数字信号转换为模拟信号。
在很多电子设备中,AD转换器都扮演着至关重要的角色,比如数字音频设备、数字图像设备、通信系统等等。
那么,AD转换器是如何工作的呢?接下来,我们就来详细介绍一下AD转换器的工作原理。
首先,我们需要了解AD转换器的基本原理。
AD转换器的核心是一个模拟-数字转换器(ADC),它能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
这个过程包括采样、量化和编码三个步骤。
采样是指将连续的模拟信号在时间上进行离散化,量化是指将连续的模拟信号在幅度上进行离散化,编码是指将量化后的信号用数字代码表示。
在AD转换器中,ADC负责完成这个过程。
其次,我们来介绍一下AD转换器的工作流程。
首先,模拟信号经过采样电路进行采样,将连续的模拟信号转换为离散的信号。
然后,采样后的信号经过量化电路进行量化,将连续的信号幅度转换为离散的幅度。
最后,量化后的信号经过编码电路进行编码,将离散的幅度用数字代码表示。
整个过程中,时序控制电路负责控制各个部分的工作时序,保证整个转换过程的准确性和稳定性。
接着,我们来讨论一下AD转换器的工作原理。
AD转换器的工作原理可以用一个简单的模型来描述,即采样-保持-量化-编码(S/H-Q-E)模型。
在这个模型中,采样-保持电路负责对模拟信号进行采样和保持,将连续的模拟信号转换为离散的信号并保持其数值;量化电路负责对采样后的信号进行量化,将连续的信号幅度转换为离散的幅度;编码电路负责对量化后的信号进行编码,将离散的幅度用数字代码表示。
这个模型清晰地展现了AD转换器的工作原理,帮助我们更好地理解AD转换器的工作过程。
最后,我们需要注意一些影响AD转换器性能的因素。
首先是采样频率和量化精度,采样频率决定了AD转换器对模拟信号的采样率,量化精度决定了AD转换器对模拟信号的精度;其次是信噪比和失真,信噪比决定了AD转换器信号的清晰度和稳定性,失真决定了AD转换器对模拟信号的还原度;最后是时钟和电源,时钟负责控制AD转换器各个部分的工作时序,电源负责为AD转换器提供稳定的工作电压。
AD转换器
摘要:介绍了一种高精度单通道16位并行输出A/D转换器LTC1606的功能特点和工作过程,给出了LTC1606与DSP芯片TMS320LF2406A的硬件接口方法以及和数据采集相关的主要汇编源程序。
关键词:LTC1606 DSP 数据采集
1LTC1606的主要特点
LTC1606是LINEAR公司生产的具有采样保持功能的16位高速ADC。
该ADC分辨率高,采样速率高、功耗小,可在高精度的数据采集系统中广泛应用。
其主要特点如下:
●含有16位采样保持功能的模数转换器;
●250kHz采样速率,信噪比达90dB;
●信号输入范围为±10V;
●采用单5V电源供电,典型功耗为75mW;
●片内自带基准源,也可以外接基准源
●片内自带同步时钟;
●采用28脚SSOP封装;
●带有和MCU兼容的16位并行输出端口。
2LTC1606的引脚介绍及使用说明
2.1LTC1606的引脚介绍
LTC1606的引脚排列图如图1所示,各引脚功能及使用说明如下:
VIN:模拟量输入端,使用时应通过200Ω的电阻连接到需转换的模拟输入,满量程为±10V;AGND1、AGND2:模拟地;
REF:2.5V基准源输入端,通常接2.2μF的旁路钽电容,也可以接外部基准源;
CAP:基准缓冲输出,应接10μF电容旁路到地;
D15~D8:三态数据输出端,当CS为高或R/C为低时,输出为高阻态;
DGND:数字地;
D7~D0:三态数据输出端,当CS为高或R/C为低时,输出为高阻态;
BYTE:字节选择端,当BYTE端接低电平时,D15~D0按16位并行输出数据;当BYTE端接高电平时,高8位和低8位分两次并行输出;
R/C:Read/Convert输入端,当CS为低时,在R/C端的下降沿启动采样保持器并进行模数转换,并在R/C的上升沿将使能数据输出;
CS:片选端,当R/C为低时,在CS引脚的下降沿启动模数转换,当R/C为高时,在CS引脚的下降沿使能数据输出;
BUSY:模数转换状态输出引脚。
当进行模数转换时,该引脚输出低电平,当BUSY端产生一上升沿时,表示模数转换结束,数据输出端有效。
当BUSY产生上升沿时,CS和R/C必须为高;
VANA:模拟5V电源输入端,接0.1μF的陶瓷电容和10μF的钽电容旁路到地;
VDIG:数字5V电源输入端,使用时接到VANA。
2.2A/D转换的启动和数据读取
LTC1606在CS和R/C脚的共同作用下,可在下述两种情况下开始一次A/D转换:一是当R/C脚为低电平时,将在CS引脚的脉冲下降沿启动一次A/D转换。
该负跳变脉冲至少应持续40ns,且最大脉冲宽度应不超过6μs。
二是当CS引脚为低电平时,可在R/C脚的脉冲下降沿启动一次A/D转换。
这种方式对负跳变脉冲的要求与第一种情况相同。
在一次A/D转换启动后,BUSY脚将变为低电平并保持直至本次转换完成。
当BUSY为低时,新的转换命令将不起作用。
应注意的是,在BUSY变高之前,R/C和CS必须变为高,否则将启动一次无效的转换过程。
LTC1606的转换结果以二进制补码的形式并行输出。
转换结果可按字 16位读取,也可按字节 8位分两次读取。
在一次转换完成之后,转换结果送入输出寄存器锁存。
当且仅当R/C为高电平而CS为低电乎时,转换结果才能被读取。
芯片转换结果输出线的高字节和低字节的位置可用BYTE脚电平的变化加以改变,这样LTC1606芯片与16位数据总线和8位数据总线的微处理器均能接口,可满足不同的应用场合,从而使LTC1606具有较广的应用范围。
3高精度数据采集电路设计
TMS320LF240x是德州仪器(TI)公司推出的基于C2xLP16位定点低功耗的数字信号处理器系列,该系列可用于各种数字伺服控制和嵌入式控制系统。
240x系列DSP芯片除具有DSP芯片共有的速度快的特点外,最大的特点是片上集成了大量的外围资源,主要包括双存取RAM以及FLASH和两个事件管理模块EVA、EVB,在事件管理模块中主要有以下功能模块:定时器、PWM信号发生器、CAN现场总线接口、SCI串行通信接口、看门狗定时器以及通用的
双向数字I/O端口等。
笔者在研究海洋重力传感器的信号提取过程中,为了实现高精度的信号采集 进行了大量的数据处理运算,并且以此为基础实现了伺服控制。
应用时采用TMS320LF2407A作为这个系统的主控芯片,通过LTC1606实现对模拟信号的采集和模数转换,图2所示为数据采集部分的电路原理图。
在图2所示的电路中,在5V供电的LTC1606和3.3V供电的TMS320LF2407A之间加上了两片16位的总线驱动器。
这样,LTC1606接地可使其工作在16位并行输出方式下,这样可以很方便地实现和16位DSP的接口设计。
为使LTC1606的控制逻辑变得比较简单,可将CS接地。
在这种情况下,如果R/C引脚变低,LTC1606将对输入信号进行采样保持,并开始模数转换。
而在模数转换过程中,BUSY将变低,直到转换结束,此时微处理器将从LTC1606的数据端口读出模数转换结果。
在用DSP对LTC1606进行控制时
,可用DSP的一次“假写”操作将WE引脚置低,并使LTC1606R/C引脚变低,从而启动LTC1606进行模数转换。
在转换结束时,再由状态引脚BUSY的上升沿信号产生DSP的外部中断XINT1所需的中断源信号,从而在DSP的中断程序中读出模数转换结果,并进行相应处理,然后启动下一次模数转换。
值得注意的是,TMS320LF2407A的XINT1外部中断的极性是可编程的,在该系统中,必须将其编程为上升沿触发。
图3所示为TMS320LF2407A控制LTC1606进行一次模数转换的时序图,在编制TMS320LF2407A的数据采集程序时,采用汇编语言具有较高的效率,下面给出和数据采集相关的初始化程序和读取模数转换结果的中断子程序:
(1)数据采集初始化子程序
ADINIT
SETCINTM;关总中断
CLRCSXM
CLRCOVM
CLRCCNF;B0区被配置为数据空间
SPLK#0E8H,WDCR;不使能WDT
LDP#0E1H
LACLMCRA
OR#04H
SACLMCRA;配置串行口引脚为特殊功能:XINT1
LDP#0E0H;指向7000h~7080h区
SPLK#0005H,XINT1CR;使能XINT1中断,并将XINT1设为高优先级,同时使其在上升沿时产生中断
LDP#0H
SPLK#0001H,IMR;使能中断第1级INT1
SPLK#0FFFFH,IFR;清全部中断标志
CLRCINTM;开总中断
RET
(2)据采集中断子程序
GISR1: ;优先级INT1中断入口保护现场
LDP#0E0H
LACCPIVR,1 ;读取外设中断向量寄存器(PIVR),并左移一位
ADD#PVECTORS;加上外设中断入口地址
BACC ;跳到相应的中断服务
子程序
ADREAD_ISR: ;读取模数转换结果中断程序
LDP#0H
INADRESULT,0FFFFH ;读取A/D转换结果,将其存于变量ADRERULT中CALLDATAMANAGE;调数据处理函数
LDP#0H
SPLK#0FH, STARTAD
OUTSTARTAD, 0FFFEH ;启动A/D转换
CLRCINTM ;开总中断,因为一进中断就自动关闭总中断
RET ;中段返回
4结束语
由模数转换器LTC1606和TMS320LF2407A构成的数据采集电路中,其外围电路和接口均很简单,利用LTC1606的高分辨率和DSP的高速性能可满足高精度的数据采集要求,并能完成大量复杂的数据处理工作,从而兼顾了数据采集处理的高精度和高速性,因此,具有广泛的适用范围。
胡振威应电0803
08362313。