1　LTC2400" title="LTC2400">LTC2400的引腳功能和內部結構

LTC2400采用與SPI接口" title="接口">接口兼容的3線數(shù)字接口，可應用于高分辨率和低頻應用場合，如稱重、溫度測量、氣體分析、應變儀，數(shù)據采集，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)據輸出端，同時也是轉換數(shù)據有效的指示端;

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內部已集成了高精度的振蕩器，因此采用片內振蕩器時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轉換時間為160ms;F0腳接GND時，使用內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轉換時間為2048/fEOSC。圖2所示為LTC2400的內部結構。



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技術且具有3線串行接口的AD轉換器，而且在AD轉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)據輸出(SDO)、時鐘(SCK)和片選(CS)。其工作流程如圖3所示。



LTC2400完成轉換就進入睡眠狀態(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)據最后的轉換結果將保存在芯片內部的靜態(tài)移位寄存器中。

當CS變?yōu)榈碗娖綍r，LTC2400開始輸出轉換結果，此時數(shù)據轉換沒有等待時間，輸出數(shù)據即為剛進行的轉換結果。該轉換結果是在串行時鐘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)據從LTC2400讀出或當CS被拉高時，數(shù)據輸出結束。此后LTC2400將自動開始新的數(shù)據轉換和重復周期。

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(內部或外部的SCK模式)。不同轉換模式的選擇無需對LTC2400的寄存器進行設置，并且不影響數(shù)據轉換周期。使用時鐘信號SCK(PIN7)控制轉換數(shù)據的輸出時，轉換結果將在時鐘CLK的下降沿由SDO腳輸出。在內部時鐘模式，SCK信號由LTC2400產生輸出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用。如果LTC2400在轉換和睡眠時CS為低電平，那么，SDO的輸出狀態(tài)將用于指示EOC。在AD轉換階段，SDO的輸出狀態(tài)EOC將變?yōu)楦唠娖剑坏┺D換完成，EOC又變?yōu)榈碗娖健Ｔ贚TC2400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轉換數(shù)據外，還可用來控制全部串行數(shù)據輸出之前進行的新一次AD轉換。在LTC2400處于數(shù)據輸出狀態(tài)時，CS由低變高以停止串行輸出，同時開始新的AD轉換。

由于在CS為高電平時，數(shù)據輸出端SDO為高阻態(tài)，因此，在LTC2400的轉換過程中，可通過將CS變?yōu)榈碗娖絹頇z測轉換狀態(tài)。當CS為低電平時，SDO腳輸出的EOC信號為1，表示轉換正在進行;EOC為0表示轉換完成，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)。當LTC2400處于睡眠狀態(tài)時，其轉換結果將保存在內部移位寄存器中。CS為低可在SCK的上升沿喚醒LTC2400，此時轉換數(shù)據將在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個上升沿鎖存結束，同時，系統(tǒng)將在第32個下降沿開始的新一輪轉換。

一般情況下，在數(shù)據輸出過程中，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)據輸出。

3　和AT89C2051單片機的接口應用

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)據轉換結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;轉換速率為6.25PPS;數(shù)據通過AT89C2051的RXD和TXD并經MAX202進行電平轉換后由串行口輸出給上位機。



通過實際應用證明，LTC2400芯片具有很高的性能，可以較好地實現(xiàn)預期的設計功能，目前筆者已將其應用在地震前兆形變觀測儀器中，且效果良好。