基于LTC的一種差分輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器原理分析

袁希強(qiáng)+王健

摘 要 介紹一款凌特電子的數(shù)模轉(zhuǎn)換器LTC2436的功能及性能，詳細(xì)描述該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作方式和原理，并給出相應(yīng)設(shè)計(jì)方案及電路。LTC2436作為一款高精度、低功耗無(wú)延遲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域及電子消費(fèi)產(chǎn)品上。

關(guān)鍵詞 LTC2436；轉(zhuǎn)換器；差分輸入

中圖分類號(hào)：TN792 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0182-01

LTC2436是帶有一個(gè)集成振蕩器的雙通道差分輸入微功率16位無(wú)延遲增量累加模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它能夠提供800nVRMS噪聲的性能指標(biāo)，與VREF值無(wú)關(guān)。兩個(gè)差分通道交替轉(zhuǎn)換，通道識(shí)別碼包含在轉(zhuǎn)換結(jié)果中。它采用增量累加技術(shù)，提供數(shù)字濾波器單次轉(zhuǎn)換中的穩(wěn)態(tài)建立。LTC2436可以通過(guò)單只引腳進(jìn)行配置，可在50Hz和60Hz+2%上獲得優(yōu)于87dB的輸入差模抑制。LTC2436轉(zhuǎn)換器可以被廣泛用于稱重器、直接溫度測(cè)量、氣體分析器、應(yīng)變儀變換器、儀表、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。

1 LTC2436轉(zhuǎn)換器硬件功能及性能參數(shù)分析

LTC2436差分輸入轉(zhuǎn)換器可以接受從0.1 V到VCC的任何外部差分基準(zhǔn)電壓 ，可靈活實(shí)現(xiàn)參數(shù)比和遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)配置。全幅差分輸入電壓范圍是從-0.5·VREF到0.5·VREF。共模基準(zhǔn)電壓VREFCM和共模輸入電壓VINCM可以分別被設(shè)定在GND和VCC之間的任意值。直流共模輸入抑制比超過(guò)140dB。

1.1 典型應(yīng)用及引腳功能

VCC （引腳 1）：正電源電壓。由一個(gè)10μF的鈕電容器并聯(lián)0.1μF陶瓷電容器旁路到地 （要盡可能靠近該器件）。

REF+（引腳 2），REF-（引腳 3）：差分基準(zhǔn)輸入。只要保持正基準(zhǔn)輸入REF+超過(guò)負(fù)基準(zhǔn)輸入REF-至少0.1 V，這兩個(gè)引腳上的電壓可以取GND到VCC之間的任何值。

CH0+（引腳 4）：差分通道 0 的正輸入引腳。

CH0-（引腳 5）：差分通道 0 的負(fù)輸入引腳。

CH1+（引腳 6）：差分通道 1的正輸入引腳。

CH1-（引腳 7）：差分通道 1的負(fù)輸入引腳。

GND（引腳 8，9，10，15，16）：地。多個(gè)地引腳內(nèi)部連接以實(shí)現(xiàn)最佳地電流流動(dòng)和VCC去涌。

CS（引腳 11）：低電平有效數(shù)字輸入引腳。

SDO（引腳 12）：三態(tài)數(shù)字輸出引腳。在數(shù)據(jù)輸出階段，此引腳被用作串行數(shù)據(jù)輸出端。

SCK（引腳 13）：雙向數(shù)字時(shí)鐘引腳。

FO（引腳 14）：頻率控制引腳?？刂颇?shù)轉(zhuǎn)換器的凹陷頻率和轉(zhuǎn)換時(shí)間的數(shù)字輸入。

1.2 性能分析

1）當(dāng)采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，LTC2436每秒可以輸出6.8個(gè)讀數(shù)。實(shí)際數(shù)據(jù)輸出速率取決于睡眠和數(shù)據(jù)輸出階段的長(zhǎng)度，這由用戶控制，可以做到相當(dāng)短。 當(dāng)以外部轉(zhuǎn)換時(shí)鐘工作時(shí)（FO連到一個(gè)外部振蕩器），LTC2436數(shù)據(jù)輸出速率可以按期望增加。

2）動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)電流的幅值取決于非常穩(wěn)定的內(nèi)部采樣電容器尺寸和轉(zhuǎn)換器采樣時(shí)鐘的精確度。在整個(gè)溫度和電源電壓范圍內(nèi)，內(nèi)部時(shí)鐘的精確度通常優(yōu)于0.5%。用外部時(shí)鐘也能很容易達(dá)到這樣的指標(biāo)。當(dāng)相對(duì)穩(wěn)定電阻（50ppm/C）被用作REF+和REF-的外部源阻抗時(shí)，期望的動(dòng)態(tài)電流漂移、偏移和增益誤差并不顯著（在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)大約為他們各自值的1%）。即使對(duì)于最嚴(yán)格的應(yīng)用，一次校準(zhǔn)就足夠了。

3）LTC2436基準(zhǔn)終端的完全差分特性允許從并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)中心電阻上獲得基準(zhǔn)電壓，使溫度變化產(chǎn)生的漂移降至最小。這對(duì)于中等精度的傳感器（如微型硅質(zhì)壓力和強(qiáng)度傳感器）來(lái)說(shuō)是一個(gè)理想的基準(zhǔn)值。這些器件通常有量級(jí)為2%的精度和50 mV到200 mV的輸出幅度。

2 軟件時(shí)序設(shè)計(jì)分析

LTC2436能在兩個(gè)差分通道之間自動(dòng)交替選擇并帶有一個(gè)便于使用的3線串行接口，在上電時(shí)通道0被自動(dòng)選擇，之后交替選擇兩個(gè)通道（往復(fù)式）。工作過(guò)程由三個(gè)狀態(tài)組成。轉(zhuǎn)換器工作循環(huán)開(kāi)始于轉(zhuǎn)換階段，接下來(lái)是低功率睡眠階段，最后是數(shù)據(jù)輸出階段。3線接口由串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）、串行時(shí)鐘（SCK）和芯片選擇（CS）組成，如下圖所示。

通過(guò)時(shí)序控制CS和SCK引腳，LTC2436可以提供幾種靈活的工作模式（內(nèi)部或外部SCK和自由運(yùn)行轉(zhuǎn)換模式）。這些不同的模式不需要給配置寄存器編程。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)LTC2436硬件電路及相應(yīng)軟件功能分析不難看出，該款雙通道無(wú)延遲差分輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有優(yōu)異的AD轉(zhuǎn)換性能，同時(shí)也提高了數(shù)字信號(hào)處理的速度和精度，外圍電路配置簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]馬海峰，張樂(lè)川.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在儀器儀表中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（02）.

[2]施國(guó)昌，易建軍，黃志明，李輝.高性能模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在應(yīng)力測(cè)試中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（10）.endprint

摘 要 介紹一款凌特電子的數(shù)模轉(zhuǎn)換器LTC2436的功能及性能，詳細(xì)描述該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作方式和原理，并給出相應(yīng)設(shè)計(jì)方案及電路。LTC2436作為一款高精度、低功耗無(wú)延遲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域及電子消費(fèi)產(chǎn)品上。

關(guān)鍵詞 LTC2436；轉(zhuǎn)換器；差分輸入

中圖分類號(hào)：TN792 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0182-01

LTC2436是帶有一個(gè)集成振蕩器的雙通道差分輸入微功率16位無(wú)延遲增量累加模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它能夠提供800nVRMS噪聲的性能指標(biāo)，與VREF值無(wú)關(guān)。兩個(gè)差分通道交替轉(zhuǎn)換，通道識(shí)別碼包含在轉(zhuǎn)換結(jié)果中。它采用增量累加技術(shù)，提供數(shù)字濾波器單次轉(zhuǎn)換中的穩(wěn)態(tài)建立。LTC2436可以通過(guò)單只引腳進(jìn)行配置，可在50Hz和60Hz+2%上獲得優(yōu)于87dB的輸入差模抑制。LTC2436轉(zhuǎn)換器可以被廣泛用于稱重器、直接溫度測(cè)量、氣體分析器、應(yīng)變儀變換器、儀表、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。

1 LTC2436轉(zhuǎn)換器硬件功能及性能參數(shù)分析

LTC2436差分輸入轉(zhuǎn)換器可以接受從0.1 V到VCC的任何外部差分基準(zhǔn)電壓 ，可靈活實(shí)現(xiàn)參數(shù)比和遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)配置。全幅差分輸入電壓范圍是從-0.5·VREF到0.5·VREF。共?；鶞?zhǔn)電壓VREFCM和共模輸入電壓VINCM可以分別被設(shè)定在GND和VCC之間的任意值。直流共模輸入抑制比超過(guò)140dB。

1.1 典型應(yīng)用及引腳功能

VCC （引腳 1）：正電源電壓。由一個(gè)10μF的鈕電容器并聯(lián)0.1μF陶瓷電容器旁路到地 （要盡可能靠近該器件）。

REF+（引腳 2），REF-（引腳 3）：差分基準(zhǔn)輸入。只要保持正基準(zhǔn)輸入REF+超過(guò)負(fù)基準(zhǔn)輸入REF-至少0.1 V，這兩個(gè)引腳上的電壓可以取GND到VCC之間的任何值。

CH0+（引腳 4）：差分通道 0 的正輸入引腳。

CH0-（引腳 5）：差分通道 0 的負(fù)輸入引腳。

CH1+（引腳 6）：差分通道 1的正輸入引腳。

CH1-（引腳 7）：差分通道 1的負(fù)輸入引腳。

GND（引腳 8，9，10，15，16）：地。多個(gè)地引腳內(nèi)部連接以實(shí)現(xiàn)最佳地電流流動(dòng)和VCC去涌。

CS（引腳 11）：低電平有效數(shù)字輸入引腳。

SDO（引腳 12）：三態(tài)數(shù)字輸出引腳。在數(shù)據(jù)輸出階段，此引腳被用作串行數(shù)據(jù)輸出端。

SCK（引腳 13）：雙向數(shù)字時(shí)鐘引腳。

FO（引腳 14）：頻率控制引腳?？刂颇?shù)轉(zhuǎn)換器的凹陷頻率和轉(zhuǎn)換時(shí)間的數(shù)字輸入。

1.2 性能分析

1）當(dāng)采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，LTC2436每秒可以輸出6.8個(gè)讀數(shù)。實(shí)際數(shù)據(jù)輸出速率取決于睡眠和數(shù)據(jù)輸出階段的長(zhǎng)度，這由用戶控制，可以做到相當(dāng)短。 當(dāng)以外部轉(zhuǎn)換時(shí)鐘工作時(shí)（FO連到一個(gè)外部振蕩器），LTC2436數(shù)據(jù)輸出速率可以按期望增加。

2）動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)電流的幅值取決于非常穩(wěn)定的內(nèi)部采樣電容器尺寸和轉(zhuǎn)換器采樣時(shí)鐘的精確度。在整個(gè)溫度和電源電壓范圍內(nèi)，內(nèi)部時(shí)鐘的精確度通常優(yōu)于0.5%。用外部時(shí)鐘也能很容易達(dá)到這樣的指標(biāo)。當(dāng)相對(duì)穩(wěn)定電阻（50ppm/C）被用作REF+和REF-的外部源阻抗時(shí)，期望的動(dòng)態(tài)電流漂移、偏移和增益誤差并不顯著（在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)大約為他們各自值的1%）。即使對(duì)于最嚴(yán)格的應(yīng)用，一次校準(zhǔn)就足夠了。

3）LTC2436基準(zhǔn)終端的完全差分特性允許從并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)中心電阻上獲得基準(zhǔn)電壓，使溫度變化產(chǎn)生的漂移降至最小。這對(duì)于中等精度的傳感器（如微型硅質(zhì)壓力和強(qiáng)度傳感器）來(lái)說(shuō)是一個(gè)理想的基準(zhǔn)值。這些器件通常有量級(jí)為2%的精度和50 mV到200 mV的輸出幅度。

2 軟件時(shí)序設(shè)計(jì)分析

LTC2436能在兩個(gè)差分通道之間自動(dòng)交替選擇并帶有一個(gè)便于使用的3線串行接口，在上電時(shí)通道0被自動(dòng)選擇，之后交替選擇兩個(gè)通道（往復(fù)式）。工作過(guò)程由三個(gè)狀態(tài)組成。轉(zhuǎn)換器工作循環(huán)開(kāi)始于轉(zhuǎn)換階段，接下來(lái)是低功率睡眠階段，最后是數(shù)據(jù)輸出階段。3線接口由串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）、串行時(shí)鐘（SCK）和芯片選擇（CS）組成，如下圖所示。

通過(guò)時(shí)序控制CS和SCK引腳，LTC2436可以提供幾種靈活的工作模式（內(nèi)部或外部SCK和自由運(yùn)行轉(zhuǎn)換模式）。這些不同的模式不需要給配置寄存器編程。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)LTC2436硬件電路及相應(yīng)軟件功能分析不難看出，該款雙通道無(wú)延遲差分輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有優(yōu)異的AD轉(zhuǎn)換性能，同時(shí)也提高了數(shù)字信號(hào)處理的速度和精度，外圍電路配置簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]馬海峰，張樂(lè)川.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在儀器儀表中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（02）.

[2]施國(guó)昌，易建軍，黃志明，李輝.高性能模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在應(yīng)力測(cè)試中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（10）.endprint

摘 要 介紹一款凌特電子的數(shù)模轉(zhuǎn)換器LTC2436的功能及性能，詳細(xì)描述該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作方式和原理，并給出相應(yīng)設(shè)計(jì)方案及電路。LTC2436作為一款高精度、低功耗無(wú)延遲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域及電子消費(fèi)產(chǎn)品上。

關(guān)鍵詞 LTC2436；轉(zhuǎn)換器；差分輸入

中圖分類號(hào)：TN792 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0182-01

LTC2436是帶有一個(gè)集成振蕩器的雙通道差分輸入微功率16位無(wú)延遲增量累加模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它能夠提供800nVRMS噪聲的性能指標(biāo)，與VREF值無(wú)關(guān)。兩個(gè)差分通道交替轉(zhuǎn)換，通道識(shí)別碼包含在轉(zhuǎn)換結(jié)果中。它采用增量累加技術(shù)，提供數(shù)字濾波器單次轉(zhuǎn)換中的穩(wěn)態(tài)建立。LTC2436可以通過(guò)單只引腳進(jìn)行配置，可在50Hz和60Hz+2%上獲得優(yōu)于87dB的輸入差模抑制。LTC2436轉(zhuǎn)換器可以被廣泛用于稱重器、直接溫度測(cè)量、氣體分析器、應(yīng)變儀變換器、儀表、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。

1 LTC2436轉(zhuǎn)換器硬件功能及性能參數(shù)分析

LTC2436差分輸入轉(zhuǎn)換器可以接受從0.1 V到VCC的任何外部差分基準(zhǔn)電壓 ，可靈活實(shí)現(xiàn)參數(shù)比和遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)配置。全幅差分輸入電壓范圍是從-0.5·VREF到0.5·VREF。共模基準(zhǔn)電壓VREFCM和共模輸入電壓VINCM可以分別被設(shè)定在GND和VCC之間的任意值。直流共模輸入抑制比超過(guò)140dB。

1.1 典型應(yīng)用及引腳功能

VCC （引腳 1）：正電源電壓。由一個(gè)10μF的鈕電容器并聯(lián)0.1μF陶瓷電容器旁路到地 （要盡可能靠近該器件）。

REF+（引腳 2），REF-（引腳 3）：差分基準(zhǔn)輸入。只要保持正基準(zhǔn)輸入REF+超過(guò)負(fù)基準(zhǔn)輸入REF-至少0.1 V，這兩個(gè)引腳上的電壓可以取GND到VCC之間的任何值。

CH0+（引腳 4）：差分通道 0 的正輸入引腳。

CH0-（引腳 5）：差分通道 0 的負(fù)輸入引腳。

CH1+（引腳 6）：差分通道 1的正輸入引腳。

CH1-（引腳 7）：差分通道 1的負(fù)輸入引腳。

GND（引腳 8，9，10，15，16）：地。多個(gè)地引腳內(nèi)部連接以實(shí)現(xiàn)最佳地電流流動(dòng)和VCC去涌。

CS（引腳 11）：低電平有效數(shù)字輸入引腳。

SDO（引腳 12）：三態(tài)數(shù)字輸出引腳。在數(shù)據(jù)輸出階段，此引腳被用作串行數(shù)據(jù)輸出端。

SCK（引腳 13）：雙向數(shù)字時(shí)鐘引腳。

FO（引腳 14）：頻率控制引腳?？刂颇?shù)轉(zhuǎn)換器的凹陷頻率和轉(zhuǎn)換時(shí)間的數(shù)字輸入。

1.2 性能分析

1）當(dāng)采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，LTC2436每秒可以輸出6.8個(gè)讀數(shù)。實(shí)際數(shù)據(jù)輸出速率取決于睡眠和數(shù)據(jù)輸出階段的長(zhǎng)度，這由用戶控制，可以做到相當(dāng)短。 當(dāng)以外部轉(zhuǎn)換時(shí)鐘工作時(shí)（FO連到一個(gè)外部振蕩器），LTC2436數(shù)據(jù)輸出速率可以按期望增加。

2）動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)電流的幅值取決于非常穩(wěn)定的內(nèi)部采樣電容器尺寸和轉(zhuǎn)換器采樣時(shí)鐘的精確度。在整個(gè)溫度和電源電壓范圍內(nèi)，內(nèi)部時(shí)鐘的精確度通常優(yōu)于0.5%。用外部時(shí)鐘也能很容易達(dá)到這樣的指標(biāo)。當(dāng)相對(duì)穩(wěn)定電阻（50ppm/C）被用作REF+和REF-的外部源阻抗時(shí)，期望的動(dòng)態(tài)電流漂移、偏移和增益誤差并不顯著（在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)大約為他們各自值的1%）。即使對(duì)于最嚴(yán)格的應(yīng)用，一次校準(zhǔn)就足夠了。

3）LTC2436基準(zhǔn)終端的完全差分特性允許從并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)中心電阻上獲得基準(zhǔn)電壓，使溫度變化產(chǎn)生的漂移降至最小。這對(duì)于中等精度的傳感器（如微型硅質(zhì)壓力和強(qiáng)度傳感器）來(lái)說(shuō)是一個(gè)理想的基準(zhǔn)值。這些器件通常有量級(jí)為2%的精度和50 mV到200 mV的輸出幅度。

2 軟件時(shí)序設(shè)計(jì)分析

LTC2436能在兩個(gè)差分通道之間自動(dòng)交替選擇并帶有一個(gè)便于使用的3線串行接口，在上電時(shí)通道0被自動(dòng)選擇，之后交替選擇兩個(gè)通道（往復(fù)式）。工作過(guò)程由三個(gè)狀態(tài)組成。轉(zhuǎn)換器工作循環(huán)開(kāi)始于轉(zhuǎn)換階段，接下來(lái)是低功率睡眠階段，最后是數(shù)據(jù)輸出階段。3線接口由串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）、串行時(shí)鐘（SCK）和芯片選擇（CS）組成，如下圖所示。

通過(guò)時(shí)序控制CS和SCK引腳，LTC2436可以提供幾種靈活的工作模式（內(nèi)部或外部SCK和自由運(yùn)行轉(zhuǎn)換模式）。這些不同的模式不需要給配置寄存器編程。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)LTC2436硬件電路及相應(yīng)軟件功能分析不難看出，該款雙通道無(wú)延遲差分輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有優(yōu)異的AD轉(zhuǎn)換性能，同時(shí)也提高了數(shù)字信號(hào)處理的速度和精度，外圍電路配置簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]馬海峰，張樂(lè)川.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在儀器儀表中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（02）.

[2]施國(guó)昌，易建軍，黃志明，李輝.高性能模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在應(yīng)力測(cè)試中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2004（10）.endprint