1 LTC2400" title="LTC2400">LTC2400的引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
LTC2400采用與SPI接口" title="接口">接口兼容的3線數(shù)字接口,,可應(yīng)用于高分辨率和低頻應(yīng)用場合,如稱重,、溫度測量,、氣體分析、應(yīng)變儀,,數(shù)據(jù)采集,,工業(yè)控制等方面。它采用8腳SO-8封裝,,其引腳排列如圖1所示,。
其引腳功能如下:
1腳VCC:電源;
2腳VREF:參考電壓輸入端;
3腳VIN:模擬信號輸入腳;
4腳GND:接地腳;
5腳CS:片選端,低電平有效;
6腳SDO:數(shù)據(jù)輸出端,,同時也是轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)有效的指示端;
7腳SCK:時鐘腳,,雙向;
8腳FO:數(shù)字輸入腳,,用于選擇需要抑制的頻率和AD轉(zhuǎn)換時間。
LTC2400的供電電壓VCC的范圍為2.7~5.5V;所需外接基準電壓源的電壓范圍為0.1V~VCC;模擬信號輸入VIN的輸入電壓范圍為-0.125VREF~1.125VREF,。
LTC2400內(nèi)部已集成了高精度的振蕩器,,因此采用片內(nèi)振蕩器時不需要外接任何元件。LTC2400的數(shù)字濾波器能夠抑制50Hz或60Hz及其諧波,。當芯片的F0腳接VCC時,,使用內(nèi)部振蕩器可對輸入信號中的50Hz干擾進行大于110dB的抑制,其AD轉(zhuǎn)換時間為160ms;F0腳接GND時,,使用內(nèi)部振蕩器可對輸入信號中的60Hz干擾進行大于110dB的抑制,,AD轉(zhuǎn)換時間為133ms;當F0腳接外部振蕩器fEOSC時,其抑制的頻率為fEOSC/2560,,AD轉(zhuǎn)換時間為2048/fEOSC,。圖2所示為LTC2400的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2 LTC2400的工作過程及串行輸出
2.1 LTC2400的工作過程
LTC2400是一種低功耗,、采用Δ-Σ技術(shù)且具有3線串行接口的AD轉(zhuǎn)換器,,而且在AD轉(zhuǎn)換完成后將直接進入睡眠狀態(tài)。LTC2400的三線接口線分別是數(shù)據(jù)輸出(SDO),、時鐘(SCK)和片選(CS),。其工作流程如圖3所示。
LTC2400完成轉(zhuǎn)換就進入睡眠狀態(tài),。睡眠狀態(tài)的供電電流僅為20μA,。若CS一直為高電平,芯片將保持睡眠狀態(tài),。進入睡眠狀態(tài)時,,數(shù)據(jù)最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果將保存在芯片內(nèi)部的靜態(tài)移位寄存器中。
當CS變?yōu)榈碗娖綍r,,LTC2400開始輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果,,此時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換沒有等待時間,輸出數(shù)據(jù)即為剛進行的轉(zhuǎn)換結(jié)果,。該轉(zhuǎn)換結(jié)果是在串行時鐘SCK的控制下由SDO輸出的,,并在SCK的下降沿更新,而在SCK的上升沿可靠讀取,。當32位數(shù)據(jù)從LTC2400讀出或當CS被拉高時,,數(shù)據(jù)輸出結(jié)束。此后LTC2400將自動開始新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和重復周期,。
2.2 LTC2400的串行輸出接口
通過對CS和SCK的控制,,LTC2400可以提供幾種靈活的接口模式(內(nèi)部或外部的SCK模式)。不同轉(zhuǎn)換模式的選擇無需對LTC2400的寄存器進行設(shè)置,,并且不影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換周期,。使用時鐘信號SCK(PIN7)控制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出時,,轉(zhuǎn)換結(jié)果將在時鐘CLK的下降沿由SDO腳輸出。在內(nèi)部時鐘模式,,SCK信號由LTC2400產(chǎn)生輸出在外部SCK模式,,SCK為LTC2400外部輸入的時鐘信號。下面詳細介紹外部串行時鐘的三線接口方法,。
當LTC2400上電時,,如果SCK為低電平,轉(zhuǎn)換進入外部串行模式;在CS信號的下降沿,,SCK信號必須為低電平,。
當CS為高電平時,SDO為高阻態(tài),,此時,,SDO連接的接口線可以作為其它應(yīng)用。如果LTC2400在轉(zhuǎn)換和睡眠時CS為低電平,,那么,,SDO的輸出狀態(tài)將用于指示EOC。在AD轉(zhuǎn)換階段,,SDO的輸出狀態(tài)EOC將變?yōu)楦唠娖?,而一旦轉(zhuǎn)換完成,EOC又變?yōu)榈碗娖?。在LTC2400處于睡眠狀態(tài)時,,如果CS為低電平,系統(tǒng)會在SCK的上升沿將其喚醒,。圖4所示是LTC2400的外部串行時鐘接口時序圖。
CS信號除用來檢測LTC2400的狀態(tài)和輸出AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)外,,還可用來控制全部串行數(shù)據(jù)輸出之前進行的新一次AD轉(zhuǎn)換,。在LTC2400處于數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)時,CS由低變高以停止串行輸出,,同時開始新的AD轉(zhuǎn)換,。
由于在CS為高電平時,數(shù)據(jù)輸出端SDO為高阻態(tài),,因此,,在LTC2400的轉(zhuǎn)換過程中,可通過將CS變?yōu)榈碗娖絹頇z測轉(zhuǎn)換狀態(tài),。當CS為低電平時,,SDO腳輸出的EOC信號為1,表示轉(zhuǎn)換正在進行;EOC為0表示轉(zhuǎn)換完成,,系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài),。當LTC2400處于睡眠狀態(tài)時,,其轉(zhuǎn)換結(jié)果將保存在內(nèi)部移位寄存器中。CS為低可在SCK的上升沿喚醒LTC2400,,此時轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將在SCK的下降沿串行輸出,。EOC通常在SCK的第一個上升沿被鎖存,直到第32個上升沿鎖存結(jié)束,,同時,,系統(tǒng)將在第32個下降沿開始的新一輪轉(zhuǎn)換。
一般情況下,,在數(shù)據(jù)輸出過程中,,如果CS為低電平,那么,,系統(tǒng)將在SCK的第一個上升沿和第32個下降沿中間將CS變高以停止數(shù)據(jù)輸出,。
3 和AT89C2051單片機的接口應(yīng)用
利用LTC2400實現(xiàn)高精度信號采集功能的系統(tǒng)原理圖如圖5所示。在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,,LT2400芯片的外圍電路十分簡單,。AT89C2051單片機作為控制器,其中P1.4,、P1.5和P1.6與LTC2400的SCK,、SDO和CS相連,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果也通過該串行口輸出;該系統(tǒng)采用電壓為5V的基準源;信號由LTC2400的VIN輸入,,輸入的電壓范圍為-0.625~5.625V;轉(zhuǎn)換速率為6.25PPS;數(shù)據(jù)通過AT89C2051的RXD和TXD并經(jīng)MAX202進行電平轉(zhuǎn)換后由串行口輸出給上位機,。
通過實際應(yīng)用證明,LTC2400芯片具有很高的性能,,可以較好地實現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計功能,,目前筆者已將其應(yīng)用在地震前兆形變觀測儀器中,且效果良好,。