當(dāng)今的許多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用需要低功耗和/或遙感功能，同時(shí)占用最少的電路板空間。Linear Technology推出了一個(gè)引腳兼容的12位和16位A/D轉(zhuǎn)換器系列，滿(mǎn)足這些要求。這個(gè)新系列的旗艦器件是LTC1867。它由一個(gè)8通道輸入多路復(fù)用器(MUX)，一個(gè)高性能和低功耗16位開(kāi)關(guān)電容a /D轉(zhuǎn)換器，一個(gè)簡(jiǎn)單的串行I/O組成，并適合一個(gè)小的16引腳窄SSOP封裝(5mm × 6mm占地面積)。

產(chǎn)品特性

• 采樣率:200ksps (LTC1867);175ksps (LTC1867L)

• 16位無(wú)缺失代碼

• 8個(gè)單端或4個(gè)差分通道

• SPI/MICROWIRE 串行I/O

• 機(jī)載或外部參考

• 低功耗工作:1.3mA (LTC1867);0.75 ma (LTC1867L)

• 自動(dòng)午睡和睡眠模式

• 16針窄SSOP封裝

表1列出了這款新型高性能A/D轉(zhuǎn)換器系列的四個(gè)成員之間的差異。元件按電源電壓和分辨率分類(lèi)。16位LTC1867和12位LTC1863在單個(gè)5V電源上工作，采樣速度為200ksps。LTC1867L和LTC1863L分別采用與LTC1867和LTC1863相同的特性，工作在降低的3V電源上。LTC1867L和LTC1863L關(guān)鍵規(guī)格保證2.7V工作。此外，所有四個(gè)部分都提供自動(dòng)Nap模式，Sleep模式，單極和雙極操作，以及內(nèi)部帶隙參考。圖1顯示了LTC1867/LTC1863的框圖。

MUX配置

8通道輸入多路復(fù)用器可以選擇4個(gè)差分對(duì)，8個(gè)單端，7個(gè)單端通道與COMMON引腳(引腳8,CH7/COM充當(dāng)COMMON MINUS)或其組合。這些配置由表2中通過(guò)SDI/SCK串行端口定義的7位輸入字設(shè)置。對(duì)偏置和增益誤差的通道間匹配非常好。對(duì)于LTC1867，偏置誤差匹配和增益誤差匹配都指定為±2LSB(最大值)。通道間的串?dāng)_通常優(yōu)于110dB。圖2說(shuō)明了8通道MUX的靈活性。

單極和雙極模式

這些A/D轉(zhuǎn)換器可以采樣正輸入(+V(IN))和負(fù)輸入(-V (IN))的差異在同一時(shí)刻在單極或雙極模式取決于輸入字的UNI位。對(duì)于LTC1867和LTC1863，輸入范圍(即+V(IN)減去-V (IN))在單極模式下為0V至4V，在雙極模式下為±2V。例如，在單極模式下，如果-V (IN)連接到地，+V(IN)可以從0V擺動(dòng)到4V，如果-V (IN)連接到雙極模式下的2.5V， +V(IN)可以從0.5V擺動(dòng)到4.5V。

圖3描述了LTC1867的單極和雙極操作。在圖3的上半部分，LTC1867在通道1 (CH1)上采樣并數(shù)字化從0V到4V的正弦波，并在通道0 (CH0)上測(cè)量2.5V的直流電壓，都是在單極模式下。在圖3的下半部分，ADC對(duì)CH0和CH1執(zhí)行雙極操作，反之亦然。在這些條件下，應(yīng)用于A(yíng)DC的差分輸入信號(hào)超過(guò)了雙極輸入范圍±2V。例如，在CH0 - CH1的情況下，由此產(chǎn)生的數(shù)字化輸入范圍將為-1.5V至2.0V。

在單極和雙極操作中，+V(In)和-V (In)同時(shí)采樣;所以?xún)蓚€(gè)輸入端的共模噪聲被真正的差分輸入所抑制。在單極模式下，LTC1867的+V(In)范圍為0V ~ V(DD)， -V (In)范圍為0V ~ V(DD)/2。一些與之競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)備只允許負(fù)輸入達(dá)到地面上幾百毫伏到一伏特。通過(guò)比較，LTC1867在負(fù)輸入上提供大約兩倍的范圍。這使得LTC1867成為可以存在大共模電壓的遠(yuǎn)程應(yīng)用的絕佳選擇。在雙極模式下，+V(In)和-V (In)都可以接受0V ~ V(DD)的信號(hào)。

簡(jiǎn)單串行I/O允許易于隔離或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序

LTC1867及其其他系列成員采用的串行I/O與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPI/MICROWIRE接口兼容。移位時(shí)鐘(SCK)同步數(shù)據(jù)傳輸，在發(fā)送和接收系統(tǒng)中，每個(gè)比特在SCK下降沿上傳輸，在SCK上升沿上捕獲。轉(zhuǎn)換完成后，通過(guò)SDI/SCK端口將輸入字移位到ADC，同時(shí)通過(guò)SDO/SCK端口釋放數(shù)據(jù)位。A/D轉(zhuǎn)換器在輸入7位輸入字后開(kāi)始采集輸入信號(hào)。這些adc有一個(gè)內(nèi)部修整的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，允許采樣頻率接近DC而不影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。4線(xiàn)接口允許LTC1867及其同類(lèi)產(chǎn)品很好地適應(yīng)隔離或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序。

出色的直流和交流性能

LTC1867在5V電源下工作，采樣率高達(dá)200ksps，提供16位，無(wú)丟失代碼性能，準(zhǔn)確的INL規(guī)格為單極模式下±2LSB(max)，雙極模式下±2.5LSB(max)。LTC1867與輸出代碼的典型INL和DNL圖如圖4和圖5所示。這種性能是通過(guò)電容器匹配實(shí)現(xiàn)的，隨著時(shí)間和溫度的變化，電容器匹配非常穩(wěn)定。

除了出色的直流性能外，LTC1867還具有非常好的交流性能。當(dāng)輸入范圍為4V時(shí)，信噪比(SNR)通常為89dB，當(dāng)外部參考電壓5V加到REFCOMP引腳(將V(REF)引腳壓至0V以關(guān)閉內(nèi)部參考緩沖器)時(shí)，信噪比(SNR)提高到90.5dB。

內(nèi)部參考

該系列具有片上溫度補(bǔ)償，曲率校正，帶隙參考，LTC1867和LTC1863的工廠(chǎng)調(diào)整為2.5V, LTC1867L和LTC1863L的工廠(chǎng)調(diào)整為1.25V。參考電路內(nèi)部連接到參考放大器，可在V(REF)(引腳10)處使用。LTC1867和LTC1863中的6k歐姆電阻器(LTC1867L和LTC1863L的3k歐姆電阻器)與輸出串聯(lián)，因此如果需要更好的漂移和/或精度，它可以很容易地由外部參考過(guò)度驅(qū)動(dòng)，如圖6所示。參考放大器在REFCOMP(引腳9)處獲得1.638至4.096V的V(REF)電壓。參考放大器補(bǔ)償引腳REFCOMP必須用10μF的陶瓷或鉭并聯(lián)0.1μF的陶瓷旁路，以獲得最佳噪聲性能。

低功耗提高電池壽命

LTC1867和LTC1863在200ksps的采樣率下僅消耗1.3mA。隨著采樣頻率的降低，具有自動(dòng)Nap功能的轉(zhuǎn)換器使用更少的電源電流。例如，在100ksps和10ksps的采樣頻率下，器件的功耗分別為760μA和200μA。

自動(dòng)小睡模式激活時(shí)CS/CONV脈寬大于A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換完成后，器件自動(dòng)進(jìn)入Nap模式，并保持無(wú)電狀態(tài)(ADC在Nap模式下的功耗為150μA)CS/CONV在轉(zhuǎn)換后保持HIGH。然而，內(nèi)部基準(zhǔn)仍然有效，并提供2.5V輸出。這樣，LTC1867/LTC1863在下一次轉(zhuǎn)換開(kāi)始之前不需要額外的喚醒時(shí)間。圖7顯示了當(dāng)使用該特性時(shí)，隨著采樣率的降低，電源電流是如何大大降低的。

adc也可以在長(zhǎng)時(shí)間不活動(dòng)期間進(jìn)入休眠模式。在休眠模式下，內(nèi)部基準(zhǔn)也斷電，從而減少到泄漏電流小于1μA。從休眠模式中喚醒的時(shí)間是由參考旁路電容器充電的速度決定的。喚醒時(shí)間可以通過(guò)V(REF)上的旁路電容和內(nèi)部參考和V(REF)引腳之間的片上電阻的值來(lái)估計(jì)。對(duì)于16位LTC1867L，喚醒時(shí)間估計(jì)為:

(電阻值)·(旁路電容值)·(需要穩(wěn)定到16位精度的時(shí)間常數(shù)數(shù))

或(3k·2.2μF·11)。

通常在V(REF)和REFCOMP引腳上使用2.2μF和10μF的旁路電容，這對(duì)于LTC1867L來(lái)說(shuō)大約需要80ms。但是，如果使用外部參考，則喚醒時(shí)間小于10ms。

當(dāng)CS/CONV脈沖短于轉(zhuǎn)換時(shí)間，adc保持上電狀態(tài)，自動(dòng)小睡模式未激活。在此配置中，數(shù)字輸出SDO在轉(zhuǎn)換完成后變?yōu)榛顒?dòng)的。圖8和圖9顯示了上述兩種情況的時(shí)序圖。

結(jié)論

LTC1867系列在狹窄的16引腳SSOP封裝中包含8通道輸入多路復(fù)用器，低功耗A/D轉(zhuǎn)換器，串行I/O和內(nèi)部參考。這些完整的A/D轉(zhuǎn)換器具有出色的直流和交流性能，并配備了自動(dòng)午睡和睡眠模式以降低功率，可用于許多空間敏感以及低功耗應(yīng)用。