LTC2493：24位高精度ADC的卓越之选

在电子设计领域，高精度模拟到数字的转换至关重要。LTC2493作为一款24位、2/4通道的∆∑ ADC，凭借其独特的技术和出色的性能，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

文件下载：LTC2493.pdf

一、产品概述

LTC2493是一款具备Easy Drive技术和2线I²C接口的4通道（2通道差分）、24位无延迟∆∑ ADC。它的专利采样方案通过自动消除差分输入电流，消除了动态输入电流误差和片上缓冲的缺点，能够直接数字化大外部源阻抗和轨到轨输入信号，同时保持出色的直流精度。其集成的高精度温度传感器和振荡器，为温度测量和信号采集提供了更多可能。

二、关键特性

（一）输入通道与精度

• 多通道选择：支持多达2个差分或4个单端输入，可灵活配置以满足不同的应用需求。
• 高精度转换：具有24位分辨率，无丢失码，积分非线性（INL）低至2ppm，偏移误差仅1ppm，满量程误差为15ppm，能够提供精确的转换结果。

  （二）独特技术优势

• Easy Drive技术：实现轨到轨输入，零差分输入电流，可直接对高阻抗传感器进行全精度数字化，无需外部放大器，简化了电路设计。
• 无延迟特性：数字滤波器在单个周期内即可稳定，即使在选择新通道后，首次转换结果依然有效，提高了系统的响应速度。

  （三）其他特性

• I²C接口：支持9个地址加一个全局地址，方便实现设备的同步和通信。
• 低噪声：输出噪声低至600nV RMS，有效减少了信号干扰。
• 宽电压范围：单电源2.7V至5.5V工作，功耗仅0.8mW，适用于多种电源环境。
• 温度传感器：集成高精度温度传感器，分辨率达1/30°C，绝对精度为2°C，可用于温度补偿和测量。

三、电气特性

（一）正常速度模式

在正常速度模式下，LTC2493的各项性能指标表现出色。分辨率为24位，积分非线性在不同条件下分别为2ppm和1ppm（相对于VREF），偏移误差低至0.5µV，满量程误差为25ppm（相对于VREF），输出噪声为0.6µVRMS。

（二）2倍速度模式

2倍速度模式下，输出速率提高，但部分性能指标略有变化。分辨率依然为24位，积分非线性在不同条件下分别为2ppm和10ppm（相对于VREF），偏移误差为0.2mV，满量程误差为25ppm（相对于VREF），输出噪声为0.85µVRMS。

四、引脚配置与功能

LTC2493采用14引脚（4mm × 3mm）塑料DFN封装，各引脚功能明确：

• f₀（引脚1）：频率控制引脚，可控制内部转换时钟速率，也可外接外部时钟以改变输出速率和数字滤波器的抑制零点。
• CA0、CA1（引脚2、3）：芯片地址控制引脚，用于配置设备的I²C地址。
• SCL（引脚4）：I²C接口的串行时钟引脚，作为从设备，仅接受外部串行时钟。
• SDA（引脚5）：I²C接口的双向串行数据线，用于数据的输入和输出。
• GND（引脚6）：接地引脚，需通过低阻抗连接到公共接地平面。
• COM（引脚7）：所有单端多路复用器配置的公共负输入。
• CH0 - CH3（引脚8 - 11）：模拟输入引脚，可编程为单端或差分模式。
• VCC（引脚12）：正电源电压引脚，需通过靠近器件的10µF钽电容和0.1µF陶瓷电容旁路到GND。
• REF+、REF - （引脚13、14）：差分参考输入引脚，用于设置输入通道的满量程范围。
• 暴露焊盘（引脚15）：接地引脚，必须焊接到PCB接地平面。

五、应用信息

（一）转换器操作

LTC2493的操作由转换、睡眠和数据输入/输出三个状态组成。上电后，首先进行转换，完成后进入睡眠状态以降低功耗。在睡眠状态下，转换结果会保存在静态移位寄存器中。当设备被寻址进行读写操作时，会根据请求输出转换结果或接受配置信息。

（二）I²C接口

通过I²C接口，LTC2493可与其他设备进行通信。支持标准模式和快速模式，数据传输速率最高可达400kbits/s。通信过程中，通过START和STOP条件控制数据传输的开始和结束，数据以9位一组进行传输，包括一个字节和一个确认（ACK）位。

（三）数据格式

• 输出数据格式：输出寄存器包含32位数据，其中前两位为符号位和最高有效位，可用于指示输入信号的范围，后续24位为转换结果，以二进制补码形式表示。
• 输入数据格式：输入数据为13位，分两个8位字写入设备输入寄存器。第一个字用于选择输入通道，第二个字用于选择频率抑制、速度模式和温度测量。

  （四）温度传感器

  LTC2493集成了温度传感器，通过设置IM = 1可选择温度测量。其输出与设备的绝对温度成正比，可用于冷结补偿或消除外部传感器的温度影响。根据不同的参考电压，可使用相应的公式计算温度。

  （五）启动新转换

  当转换完成后，设备进入睡眠状态，等待读取请求。读取请求被确认后，设备退出睡眠状态，输出数据。当主设备发出STOP条件或所有32位数据读取完成后，会启动新的转换。

  （六）地址配置

  LTC2493有两个地址引脚（CA0、CA1），可通过设置为HIGH、LOW或浮空，实现9种不同的地址配置。此外，还包含一个全局地址（1110111），可用于同步多个LTC2493或其他LTC24XX系列的∆∑ I²C设备。

六、典型应用

（一）数据采集系统

LTC2493可用于构建数据采集系统，实现对各种传感器信号的高精度采集。其多通道输入和高精度转换能力，能够满足不同类型传感器的测量需求。

（二）温度测量

集成的温度传感器使得LTC2493可直接进行温度测量，为系统提供准确的温度信息，用于温度补偿和控制。

（三）工业过程控制

在工业过程控制中，LTC2493的高精度和稳定性能够确保对各种工业参数的精确测量和控制，提高生产效率和产品质量。

七、总结

LTC2493以其高精度、低噪声、无延迟和独特的Easy Drive技术，为电子工程师提供了一个强大的模拟到数字转换解决方案。无论是在数据采集、温度测量还是工业控制等领域，LTC2493都能发挥出色的性能，帮助工程师实现更高效、更精确的设计。你在使用LTC2493或类似芯片时，遇到过哪些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。