系統(tǒng)性能的數(shù)字監(jiān)控應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC)的需求量越來(lái)越大。在這些應(yīng)用中，對(duì)精準(zhǔn)度的要求日益提高，而且每個(gè)系統(tǒng)所使用的轉(zhuǎn)換器數(shù)量也在不斷增加。然而，可用的板級(jí)空間正在迅速減小。具有串行接口(特別是I2C總線)的高性能器件有助于對(duì)大多數(shù)這些相互制約的要求提供支持。
凌特公司推出了采用I2C接口和纖巧型封裝的16位ADC和DAC。LTC®2480無(wú)延遲增量累加(No Latency Delta-SigmaTM)ADC系列包括采用纖巧型3mmx3mm DFN封裝的16位和24位器件。TC2600的低功耗、電壓輸出16位DAC系列從采用3mmx3mm DFN封裝的單通道DAC到采用16引腳SSOP封裝的八通道DAC等一應(yīng)俱全。
I2C 基礎(chǔ)
I2C 協(xié)議采用一個(gè)雙線式漏極開(kāi)路接口，可在一根總線上支持多個(gè)器件和主控器。所連接的器件只會(huì)把總線拉至低電平，而決不會(huì)將其驅(qū)動(dòng)至高電平�？偩�在外部通過(guò)一個(gè)電流源或上拉電阻器連接至一個(gè)正電源電壓。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩條線路均為高電平。在標(biāo)準(zhǔn)模式中，I2C 總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100kbit/s，而在快速模式中則高達(dá)400kbit/s。
I2C 總線上的每個(gè)器件均由一個(gè)存儲(chǔ)于該器件中的唯一地址來(lái)識(shí)別，并可被用作一個(gè)發(fā)送器或接收器( 視其功能而定)。除了發(fā)送器和接收器之外，在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，還可把器件視作主控器或受控器。主控器是負(fù)責(zé)啟動(dòng)總線上的數(shù)據(jù)傳輸并生成時(shí)鐘信號(hào)以允許執(zhí)行該傳輸?shù)钠骷�。同時(shí)，任何被尋址的器件均被視作受控器。
外形尺寸最小的16位I2C VOUT DAC系列
凌特公司的LTC2605 是一款具有I2C串行接口、采用16引腳SSOP封裝的八通道16位電壓輸出DAC，其占板面積是業(yè)界八通道DAC當(dāng)中最小的，而且，其DC性能也優(yōu)于同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。該器件的保證單調(diào)性能、小外形尺寸和低功耗使其成為眾多產(chǎn)品中的數(shù)字校準(zhǔn)、修整/調(diào)節(jié)和電平設(shè)定應(yīng)用的理想選擇。
LTC2605的輸出緩沖器可在其整個(gè)2.7V~5.5V電源電壓范圍內(nèi)提供卓越的驅(qū)動(dòng)性能。該DAC的輸出能直接驅(qū)動(dòng)高達(dá)1000pF的容性負(fù)載或高達(dá)15mA 的電流負(fù)載，并保持上佳的線性度至VCC的數(shù)毫伏以?xún)?nèi)或至地。低輸出失調(diào)(最大值為9mV) 提供了一個(gè)比同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)器件更接近至地的起始碼電壓。此外，低輸出電壓噪聲(15µVP-P)還降低了對(duì)輸出濾波的要求。8個(gè)DAC當(dāng)中的7個(gè)DAC上發(fā)生的一個(gè)全標(biāo)度轉(zhuǎn)換在第8個(gè)DAC上所引起的變化小于10µV，從而有效地消除了作為一個(gè)誤差源的串?dāng)_。LTC2605的低電源電流(在3V時(shí)的每個(gè)DAC為250µA)和1µA的最大停機(jī)電流使其成為電池供電型應(yīng)用的理想選擇。
雙線式I2C兼容型接口利用一個(gè)靈活的輸入控制字實(shí)現(xiàn)了每個(gè)DAC的獨(dú)立控制。LTC2605提供了27個(gè)用戶可選的從屬地址，因而允許在同一根總線上連接多個(gè)LTC2605，并最大限度地減少了與其他元件的地址沖突。
LTC2605隸屬于一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、具有I2C或SPI接口的八通道至單通道DAC系列(表2)。LTC2615/LTC2615-1和LTC2625/LTC2625-1是引腳兼容的14位和12位八通道DAC，可為一款設(shè)計(jì)提供多種價(jià)格/ 性能選項(xiàng)。“-1”器件版本上電并復(fù)位至中間標(biāo)度，而其他版本則上電并復(fù)位至零標(biāo)度。封裝尺寸相同的四通道版本(LTC2609)具有用于每個(gè)DAC 的單獨(dú)基準(zhǔn)輸入，以及一個(gè)用于提供失調(diào)調(diào)節(jié)的一般零標(biāo)度輸入。另外還提供了采用3mmx4mm DFN封裝的雙通道器件(LTC2607)，以作為該系列中外形尺寸最小器件(采用3mmx3mmx3mm DFN封裝的單通道DAC—LTC2606)的補(bǔ)充，見(jiàn)圖1。
具簡(jiǎn)易驅(qū)動(dòng)輸入電流消除功能的16至24位
ADC系列簡(jiǎn)化了前端信號(hào)調(diào)理
LTC2481隸屬于一個(gè)
ADC系列，該系列的器件均采用了一種可對(duì)各類(lèi)傳感器進(jìn)行直接數(shù)字化處理的新穎前端設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)易驅(qū)動(dòng)(Easy DriveTM)技術(shù)可產(chǎn)生零平均差分輸入電流，從而簡(jiǎn)化了前端信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，并使得能夠直接由橋接器、RTD、熱電偶和其他高阻抗傳感器來(lái)驅(qū)動(dòng)ADC。LTC2481是可在不采用內(nèi)部緩沖器的情況下對(duì)高阻抗輸入源進(jìn)行直接而準(zhǔn)確測(cè)量的首款器件，因而免除了片內(nèi)緩沖的缺陷。該器件通過(guò)采用一個(gè)內(nèi)部振蕩器、透明自動(dòng)校準(zhǔn)和一個(gè)寬輸入范圍(擴(kuò)展至電源軌以外) 而使設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，且不再需要使用初始化和校準(zhǔn)寄存器，并消除了與數(shù)字濾波器穩(wěn)定延遲相關(guān)的無(wú)效數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)的
ADC輸入級(jí)采用了一個(gè)以高達(dá)10MHz的速率在輸入、基準(zhǔn)和地之間進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換(這種轉(zhuǎn)換與輸入信號(hào)電平具有某種函數(shù)關(guān)系)的開(kāi)關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)。每次這些電容器被轉(zhuǎn)接至ADC輸入，就會(huì)產(chǎn)生大量的充電/ 放電電流脈沖，從而使得前面的運(yùn)算放大器難以驅(qū)動(dòng)。這還嚴(yán)重限制了設(shè)計(jì)師喜歡用來(lái)提供附加信號(hào)濾波的輸入RC 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)。采用LTC2481系列時(shí)，充電/ 放電電流脈沖被平衡。當(dāng)在整個(gè)轉(zhuǎn)換周期中進(jìn)行求和運(yùn)算時(shí)，總差分輸入電流為零，這與差分輸入電壓、共模輸入電壓、基準(zhǔn)電壓或輸出代碼無(wú)關(guān)。具有大時(shí)間常數(shù)的外部RC網(wǎng)絡(luò)可以直接放置在高分辨率
ADC之前而不會(huì)降低其DC準(zhǔn)確度，這還是第一次。
LTC2481提供了16位分辨率，并具有超卓的準(zhǔn)確度(2ppm INL、1ppm失調(diào)和15ppm全標(biāo)度誤差)。該器件可通過(guò)一個(gè)I2C接口來(lái)配置，以提供1~256的可設(shè)置增益(共分8級(jí))， 旨在對(duì)一個(gè)外部信號(hào)或內(nèi)部溫度傳感器、抑制線路頻率(50Hz、60Hz或同時(shí)50Hz/60Hz)以及一種2倍加速模式(15Hz)進(jìn)行數(shù)字化。LTC2481具有兩個(gè)地址引腳，因而可提供6個(gè)可能的地址之一。內(nèi)部溫度傳感器與絕對(duì)溫度成比例(PTAT)， 并精確到與外部信號(hào)具有相同的電平，從而使得該器件成為對(duì)低級(jí)傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)暮线m之選。凌特公司還提供了一款無(wú)內(nèi)部溫度傳感器或可設(shè)置增益的器件版本(LTC2483)，以及一款帶溫度傳感器、但不具備可設(shè)置增益的24 位器件版本(LTC2485)。整個(gè)系列的特點(diǎn)包括采用無(wú)延遲轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的多路復(fù)用、具有保證線路頻率抑制功能的高準(zhǔn)確度內(nèi)部振蕩器、精準(zhǔn)的DC 規(guī)范和凌特公司所有LTC2400 ADC轉(zhuǎn)換器都具備的易用性。全部三款器件的引腳都是兼容的，采用3mmx3mm 10引腳DFN封裝。而且，凌特公司還提供了具有SPI串行接口的相似器件版本。
眾多的I2C 器件
除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之外，I2C總線在各種控制和監(jiān)視功能的應(yīng)用也十分普遍。表3羅列了凌特公司所提供支持I2C或SMBus接口協(xié)議的系列器件。在節(jié)點(diǎn)數(shù)目不斷增加、且總線散布于連接器和背板之上的情況下，總電容增加并有可能發(fā)生信號(hào)完整性問(wèn)題。一個(gè)總線緩沖器有效地起到了隔離電容的作用，解決了某些信號(hào)完整性問(wèn)題，并允許在需要進(jìn)行電路板帶電插拔的高利用率系統(tǒng)中使用總線。除了諸如電池充電器、系統(tǒng)控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及具有一個(gè)I2C接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品之外，這些緩沖器也是獨(dú)特的部件。
（來(lái)源 電子工程專(zhuān)輯）
