ADC LTC2379-18工业数据信号采集器件介绍

作者：时间：2012-06-01 来源：网络收藏

解读数字增益压缩

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/193799.htm

　　传统的高分辨率 SARADC信号链路常常要求ADC驱动器进行单端输入至差分输出的转换，旨在拓展动态范围。这些ADC驱动器由一个正电源和负电源来供电，其中负电源必需在驱动器中维持优良的失真性能，这是因为输出晶体管需要几十 mV 的电压以保持高线性度。负电源轨不仅消耗功率，而且其产生以及在整个 PCB 上的布线都很麻烦。面对这些限制条件，具功耗意识的设计一般通过衰减输入信号来免除驱动器的负电源。通过零标度和全标度代码的延迟，这些设计降低了对 ADC 驱动器放大器的输出摆幅要求。然而，在诸如控制系统等多种应用中，失去在靠近转移函数边界的地方生成代码的能力可能会带来不便，因为该信息可以是很重要并用于检测超出调节范围的状况。

　　图 3：数字增益压缩功能

　　为了克服上述的基本限制，LTC2379-18系列配备了一种独特的数字增益压缩 (DGC) 功能。当启用时，ADC 将执行一种数字定标功能，把零标度代码从 0V 变换至 0.1 * VREF，并把全标度代码从 VREF 变换至 0.9 * VREF。对于 5V 的典型基准电压，输入范围将为 0.5V 至 4.5V，这为从单 5V 电源来给驱动放大器供电提供了足够的空间。如图 3 所示，DGC 功能允许 ADC 产生包括零标度和全标度在内的所有代码 (例如：对于一个18位 ADC，共有218= 262,144 个代码)，同时降低对 ADC 驱动器放大器的输出摆幅要求。

　　图 4 示出了一个完整的信号链路，借助LTC2379-18 的 DGC 功能，该链路可采用5V 至 12V 单电源以 18 位分辨率和 1.6Msps 采样速率对一个 ±10V 真正双极信号进行数字化处理。由于免除了负电源，因此大幅度地降低了信号链路的总功耗，而输入摆幅的减小则为大多数 ADC 驱动器提供了足够的空间。另外，它还减少了组件数目并简化了设计。此电路在LTC2379-18 的演示系统 DC1783A 中实现，并获得了 99dB SNR 和超过 100dB THD。即使与最接近的 18 位同类竞争产品相比，其性能仍然高出了 2dB。由于免除了驱动器放大器的负电源、并能够保持 ADC 的零标度和全标度代码输出，因而提供了一款适合新式工业控制系统的独特解决方案。

　　图 4：LTC2379-18 采用数字增益压缩功能免除了负电源真正的零功率采样，低功率耗散：ADC 的总周期包括转换时间和采集时间。因此，建议密切关注采集阶段的功率耗散，在该阶段中，采集时间会持续几秒或几天以等待一个输入信号。LTC2379-18 在采集阶段中的功率耗散几乎为零，从而使其成为一款真正的零功耗采样器件。零功耗采样以及功率耗散与采样速率的线性定标使 LTC2379-18 成为一款具有非常低功耗的器件，在 1.6Msps 时仅为 18mW，而在 250ksps 时仅为 3.75mW，同时支持足足 1.6Msps 的操作速率。另外，LTC2379-18 还提供了一种停机模式，可用于长时间的待机状态以最大限度地降低功耗。该停机模式可将功耗减少至 18μW。对于要求低功率的应用 (包括那些在每块电路板上使用多个 ADC 的应用)，LTC2379-18 的低功率耗散特性是理想的。
无延迟性能：LTC2379-18的真正单触发操作和无最小采样速率要求可在施加转换起动脉冲时实现立即转换，且没有最小空闲时钟要求。这一点对于诸如 ATE (自动测试设备) 等应用来说是很重要的，在此类应用中 ADC 处于等待某个测试例程的空闲状态，该测试例程要求 ADC 变至运行状态并恰好在一个时钟周期之后产生一个准确的结果。

　　小的封装尺寸：LTC2379-18 系列采用小外形的 3mm x 4mm DFN 封装和 MSOP-16 封装，因而可以在许多空间受限的应用中使用。

　　用户友好型数字接口：LTC2379-18 实现了1.6Msps 的操作速率和简单的串行定时 (采用 SCK 和 SDO)。同类竞争产品需要精确地控制这些引脚的空闲状态以产生特定的控制信号，而 LTC2379-18 系列则与此不同，它提供了清楚明白的 BUSY、RDL/SDI 和 CHAIN 引脚以简化接口，而无需外部组件。明晰的 CHAIN、RDL/SDI 和 BUSY引脚简化了单根 SPI 总线上多个 ADC 的菊链式连接 (图 5)。

　　图 5：菊链模式中的 LTC2379-18

　　引脚和软件兼容型系列

　　LTC2379-18 和 LTC2380-16 代表了一个完整的引脚和软件兼容型高性能 18 位和 16 位 SAR ADC 系列。这些 ADC 不仅提供了从 250ksps 至高达 2Msps 的速度选项，而且还使客户能够灵活地实现从较低速度器件至较高速度的升级 (反之亦然)，而无需变更其设计和软件。