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高精度AD轉(zhuǎn)換器LTC1606及其應(yīng)用

時間:2023-02-20 23:49:52 電子通信論文 我要投稿
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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(diǎn)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。

    關(guān)鍵詞:LTC1606 DSP 數(shù)據(jù)采集

1。蹋裕茫保叮埃兜闹饕攸c(diǎn)

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(diǎn)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(dá)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;(范文先生網(wǎng)m.panasonaic.com收集整理)

●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(jìn)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(jìn)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(fù)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(fù)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)楦撸駝t將啟動一次無效的轉(zhuǎn)換過程。

LTC1606的轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)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(jì)

TMS320LF240x是德州儀器(TI)公司推出的基于C2xLP 16位定點(diǎn)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(diǎn)外,最大的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)高精度的信號采集?進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算,并且以此為基礎(chǔ)實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)和16位DSP的接口設(shè)計(jì)。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(jìn)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將變低,直到轉(zhuǎn)換結(jié)束,此時微處理器將從LTC1606的數(shù)據(jù)端口讀出模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。

在用DSP對LTC1606進(jìn)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時,再由狀態(tài)引腳BUSY的上升沿信號產(chǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果,并進(jìn)行相應(yīng)處理,然后啟動下一次模數(shù)轉(zhuǎn)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)。

圖3所示為TMS320LF2407A控制LTC1606進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換的時序圖,在編制TMS320LF2407A的數(shù)據(jù)采集程序時,采用匯編語言具有較高的效率,下面給出和數(shù)據(jù)采集相關(guān)的初始化程序和讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的中斷子程序:

(1) 數(shù)據(jù)采集初始化子程序

ADINIT?

SETC INTM ;關(guān)總中斷

CLRC SXM

CLRC OVM

CLRC CNF ;B0區(qū)被配置為數(shù)據(jù)空間

SPLK #0E8H,WDCR ;不使能WDT

LDP #0E1H

LACL MCRA

OR #04H

SACL MCRA ;配置串行口引腳為特殊功能:XINT1

LDP #0E0H ;指向7000h~7080h區(qū)

SPLK #0005H,XINT1CR ;使能XINT1中斷,并將XINT1設(shè)為高優(yōu)先級,同時使其在上升沿時產(chǎn)生中斷

LDP #0H

SPLK #0001H,IMR ;使能中斷第1級INT1

SPLK #0FFFFH,IFR ;清全部中斷標(biāo)志

CLRC INTM ;開總中斷

RET

    (2) 據(jù)采集中斷子程序

GISR1: ?;優(yōu)先級INT1中斷入口保護(hù)現(xiàn)場

LDP #0E0H

LACC PIVR,1 ?;讀取外設(shè)中斷向量寄存器(PIVR),并左移一位

ADD #PVECTORS ;加上外設(shè)中斷入口地址

BACC ?;跳到相應(yīng)的中斷服務(wù)

子程序

ADREAD_ISR:? ?;讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果中斷程序

LDP #0H

IN ADRESULT,0FFFFH ?;讀。粒霓D(zhuǎn)換結(jié)果,將其存于變量ADRERULT中

CALL DATAMANAGE ;調(diào)數(shù)據(jù)處理函數(shù)

LDP #0H

SPLK #0FH , STARTAD

OUT STARTAD , 0FFFEH ?;啟動A/D轉(zhuǎn)換

CLRC INTM ?;開總中斷,因?yàn)橐贿M(jìn)中斷就自動關(guān)閉總中斷

RET ?;中段返回

4 結(jié)束語

由模數(shù)轉(zhuǎn)換器LTC1606和TMS320LF2407A構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集電路中,其外圍電路和接口均很簡單,利用LTC1606的高分辨率和DSP的高速性能可滿足高精度的數(shù)據(jù)采集要求,并能完成大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作,從而兼顧了數(shù)據(jù)采集處理的高精度和高速性,因此,具有廣泛的適用范圍。


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