高精度AD转换器LTC1606及其应用

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。

1、LTC1606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。

2、LTC1606的引脚介绍及使用说明

２．１ ＬＴＣ１６０６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。

２．２ Ａ／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Ｃ２ｘＬＰ １６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ＬＴＣ１６０６ Ｒ／ 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。