A/D转换器LTC2400功能及应用
1 ltc2400的引脚功能和内部结构
ltc2400采用与spi接口兼容的3线数字接口，可应用于高分辨率和低频应用场合，如称重、温度测量、气体分析、应变仪，数据采集，工业控制等方面。它采用8脚so-8封装，其引脚排列如图1所示。
其引脚功能如下：
1脚vcc：电源;
2脚vref：参考电压输入端;
3脚vin：模拟信号输入脚;
4脚gnd：接地脚;
5脚cs：片选端，低电平有效;
6脚sdo：数据输出端，同时也是转换数据有效的指示端;
7脚sck：时钟脚，双向;
8脚fo：数字输入脚，用于选择需要抑制的频率和ad转换时间。
ltc2400的供电电压vcc的范围为2.7～5.5v;所需外接基准电压源的电压范围为0.1v～vcc;模拟信号输入vin的输入电压范围为-0.125vref～1.125vref。
ltc2400内部已集成了高精度的振荡器，因此采用片内振荡器时?不需要外接任何元件。ltc2400的数字滤波器能够抑制50hz或60hz及其谐波。当芯片的f0脚接vcc时，使用内部振荡器可对输入信号中的50hz干扰进行大于110db的抑制，其ad转换时间为160ms;f0脚接gnd时，使用内部振荡器可对输入信号中的60hz干扰进行大于110db的抑制，ad转换时间为133ms;当f0脚接外部振荡器feosc时，其抑制的频率为feosc/2560，ad转换时间为2048/feosc。图2所示为ltc2400的内部结构。
2 ltc2400的工作过程及串行输出
2.1 ltc2400的工作过程
ltc2400是一种低功耗、采用δ-σ技术且具有3线串行接口的ad转换器，而且在ad转换完成后将直接进入睡眠状态。ltc2400的三线接口线分别是数据输出(sdo)、时钟(sck)和片选(cs)。其工作流程如图3所示。
ltc2400完成转换就进入睡眠状态。睡眠状态的供电电流仅为20μa。若cs一直为高电平，芯片将保持睡眠状态。进入睡眠状态时，数据最后的转换结果将保存在芯片内部的静态移位寄存器中。
当cs变为低电平时，ltc2400开始输出转换结果，此时数据转换没有等待时间，输出数据即为刚进行的转换结果。该转换结果是在串行时钟sck的控制下由sdo输出的，并在sck的下降沿更新，而在sck的上升沿可靠读取。当32位数据从ltc2400读出或当cs被拉高时，数据输出结束。此后ltc2400将自动开始新的数据转换和重复周期。
2.2 ltc2400的串行输出接口
通过对cs和sck的控制，ltc2400可以提供几种灵活的接口模式(内部或外部的sck模式)。不同转换模式的选择无需对ltc2400的寄存器进行设置，并且不影响数据转换周期。使用时钟信号sck(pin7)控制转换数据的输出时，转换结果将在时钟clk的下降沿由sdo脚输出。在内部时钟模式，sck信号由ltc2400产生输出?在外部sck模式，sck为ltc2400外部输入的时钟信号。下面详细介绍外部串行时钟的三线接口方法。
当ltc2400上电时，如果sck为低电平，转换进入外部串行模式;在cs信号的下降沿，sck信号必须为低电平。
当cs为高电平时，sdo为高阻态，此时，sdo连接的接口线可以作为其它应用。如果ltc2400在转换和睡眠时?cs为低电平，那么，sdo的输出状态将用于指示eoc。在ad转换阶段，sdo的输出状态eoc将变为高电平，而一旦转换完成，eoc又变为低电平。在ltc2400处于睡眠状态时，如果cs为低电平，系统会在sck的上升沿将其唤醒。图4所示是ltc2400的外部串行时钟接口时序图。
cs信号除用来检测ltc2400的状态和输出ad转换数据外，还可用来控制全部串行数据输出之前进行的新一次ad转换。在ltc2400处于数据输出状态时，cs由低变高以停止串行输出，同时开始新的ad转换。
由于在cs为高电平时，数据输出端sdo为高阻态，因此，在ltc2400的转换过程中，可通过将cs变为低电平来检测转换状态。当cs为低电平时，sdo脚输出的eoc信号为1，表示转换正在进行;eoc为0表示转换完成，系统处于睡眠状态。当ltc2400处于睡眠状态时，其转换结果将保存在内部移位寄存器中。cs为低可在sck的上升沿唤醒ltc2400，此时转换数据将在sck的下降沿串行输出。eoc通常在sck的第一个上升沿被锁存，直到第32个上升沿锁存结束，同时，系统将在第32个下降沿开始的新一轮转换。
一般情况下，在数据输出过程中，如果cs为低电平，那么，系统将在sck的第一个上升沿和第32个下降沿中间将cs变高以停止数据输出。
3 和at89c2051单片机的接口应用
利用ltc2400实现高精度信号采集功能的系统原理图如图5所示。在该数据采集系统中，lt2400芯片的外围电路十分简单。at89c2051单片机作为控制器，其中p1.4、p1.5和p1.6与ltc2400的sck、sdo和cs相连，数据转换结果也通过该串行口输出;该系统采用电压为5v的基准源;信号由ltc2400的vin输入，输入的电压范围为-0.625～5.625v;转换速率为6.25pps;数据通过at89c2051的rxd和txd并经max202进行电平转换后由串行口输出给上位机。
通过实际应用证明，ltc2400芯片具有很高的性能，可以较好地实现预期的设计功能，目前?笔者已将其应用在地震前兆形变观测仪器中，且效果良好。
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1脚vcc：电源;
2脚vref：参考电压输入端;
3脚vin：模拟信号输入脚;
4脚gnd：接地脚;
5脚cs：片选端，低电平有效;
6脚sdo：数据输出端，同时也是转换数据有效的指示端;
7脚sck：时钟脚，双向;
8脚fo：数字输入脚，用于选择需要抑制的频率和ad转换时间。
ltc2400的供电电压vcc的范围为2.7～5.5v;所需外接基准电压源的电压范围为0.1v～vcc;模拟信号输入vin的输入电压范围为-0.125vref～1.125vref。
ltc2400内部已集成了高精度的振荡器，因此采用片内振荡器时?不需要外接任何元件。ltc2400的数字滤波器能够抑制50hz或60hz及其谐波。当芯片的f0脚接vcc时，使用内部振荡器可对输入信号中的50hz干扰进行大于110db的抑制，其ad转换时间为160ms;f0脚接gnd时，使用内部振荡器可对输入信号中的60hz干扰进行大于110db的抑制，ad转换时间为133ms;当f0脚接外部振荡器feosc时，其抑制的频率为feosc/2560，ad转换时间为2048/feosc。图2所示为ltc2400的内部结构。
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