基于LTC2753的數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)

1、    基于LTC2753的數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫(kù)仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte1 引言    在工業(yè)過(guò)程控制設(shè)備、儀器儀表和自

2、動(dòng)測(cè)試設(shè)備中經(jīng)常需要軟件配置輸出范圍精度為16位的模擬輸出。針對(duì)這種需求，提出了一種基于LTC2753的電路設(shè)計(jì)，可提供所有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)范圍，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、緊湊，精度高且可軟件控制。2 LTC2753簡(jiǎn)介    LTC2753-16具有軟件可編程設(shè)置、低功率和精確DC性能使其適用于ATE數(shù)據(jù)采集模塊。此外，該器件還具有良好的AC性能，包括僅為2s的穩(wěn)定時(shí)間和l nV·s的低干擾脈沖。這對(duì)波形的產(chǎn)生非常關(guān)鍵。低干擾降低了DAC中代碼變化時(shí)的瞬態(tài)電壓?？焖俜€(wěn)定和低干擾減少諧波失真，能夠產(chǎn)生高效、清除低噪聲的輸出波形。LTC2753采用一個(gè)雙向輸入輸出并行接口，實(shí)

3、現(xiàn)任何片內(nèi)寄存器的回讀以及DAC輸出范圍設(shè)置。    LTC2753一14和LTC275312分別是引腳兼容的14位和12位器件。采用7 mmx7 mm QFN一48封裝，為優(yōu)化最終產(chǎn)品性價(jià)比提供了引腳兼容和代碼兼容的系列器件。    LTC2753系列器件具有以下主要特性：6種可設(shè)置輸出范圍：?jiǎn)螛O：05 V，010 V，雙極：±5 V、±10 V、±25 V、一2575 V；最大16位INL誤差：±1 LSB (整個(gè)溫度范圍內(nèi))；低電源電流(最大值為1A)；在整個(gè)溫度范圍內(nèi)可保證單調(diào)；低干擾脈

4、沖1 nVs；2755 V單電源工作；2s快速穩(wěn)定時(shí)間至±lLSB；具有數(shù)據(jù)和回讀的并行接口；在任何輸出范圍內(nèi)異步CLR引腳將DAC輸出清除至0 V；上電復(fù)位將DAC輸出清除至0 V；48引腳7 mmx7 mm QFN封裝。3 典型應(yīng)用   圖l給出LTC2753的典型應(yīng)用電路圖。31 輸出范圍   當(dāng)外接5 V參考電壓時(shí)，LTC2753可提供6種輸出范圍。參考電壓為2 V時(shí)，輸出范圍為：02 V、O4 V、±1 V、±2 V、±4 V和-13 V。除2 V和5 V之外，其他輸出范圍都隨參考電壓

5、呈線性變化。32 數(shù)字部分   LTC2753的每個(gè)DAC都有4個(gè)內(nèi)部寄存器，共有8個(gè)寄存器，如圖2所示。每個(gè)DCC通道都有2組雙緩沖寄存器，一組用于寄存數(shù)據(jù)，一組用于寄存輸出范圍。雙緩沖寄存器具有同步更新范圍和編碼功能。當(dāng)改變電壓輸出范圍時(shí)，雙緩沖功能使電壓平滑轉(zhuǎn)換，無(wú)毛刺產(chǎn)生。乘法DAC同步更新。每組雙緩沖寄存器是由輸入寄存器和DAC寄存器組成。輸入寄存器為保持寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)載入輸入寄存器需經(jīng)過(guò)一個(gè)寫操作，而DAC輸出不受影響。另一方面，DAC寄存器直接控制DAC輸出電壓或輸出范圍，將與其連接的輸入寄存器中的內(nèi)容復(fù)制到DAC寄存器，改變DAC寄存器內(nèi)容，則需經(jīng)

6、過(guò)一個(gè)更新操作。33 寫和更新操作   執(zhí)行一次寫操作：將DS引腳與WR引腳置低，直接通過(guò)16位微處理器總線將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器。UPD引腳置高，將輸入寄存器儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)復(fù)制到DAC寄存器，完成一次更新操作。數(shù)據(jù)與范圍同時(shí)更新；除非輸入寄存器的值先經(jīng)一個(gè)寫操作被改變，否則DAC寄存器的值不會(huì)改變。    范圍輸入寄存器的載入：將DS引腳置高，WR引腳置低。除了并行位的個(gè)數(shù)不同外，范圍寄存器與數(shù)據(jù)寄存器結(jié)構(gòu)相同。范圍寄存器有3位，而數(shù)據(jù)寄存器有12、14或16位。若要數(shù)據(jù)寄存器和范圍寄存器在工作模式下保持透明，則要將WR引腳置低，UPD置

7、高，阻止了輸出干擾脈沖的增加。限變器在UPD引腳的上升沿有效。    當(dāng)WR和UPD連在一起由一單時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸入寄存器和DAC寄存器則以主從支配關(guān)系，或是邊沿觸發(fā)、配置的模式工作。在時(shí)鐘的下降沿，數(shù)據(jù)位存入輸入寄存器，隨著時(shí)鐘上升沿的到來(lái)，進(jìn)入DAC寄存器。    SPAN引腳S2SO用數(shù)據(jù)LSB共享數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)和范圍控制在一個(gè)16位數(shù)據(jù)總線上，范圍和數(shù)據(jù)不能同時(shí)進(jìn)行寫或讀操作。    異步CLR引腳在任何輸出范圍內(nèi)都可將DAC輸出清除至O V，CLR對(duì)所有數(shù)據(jù)寄存器復(fù)位，而不干擾范圍寄存器。&

8、#160;   這些裝置也可通過(guò)上電復(fù)位將DAC的輸出電壓在任何輸出范圍初始化至0 V。如果是軟件范圍配置，DAC上電至05 V之間；若是手動(dòng)范圍，DAC采用適當(dāng)編碼，選用手動(dòng)上電。34 手動(dòng)范圍配置   若要配置LTC2753為單范圍，將MSPAN引腳置高，DS引腳置地。通常，要求的輸出范圍由SPAN IO引腳(S2SO)設(shè)定，但通過(guò)直接接地或接電源編程設(shè)置的，如圖3所示。在這個(gè)配置中，DAC的通道都可以在上電時(shí)對(duì)選擇的輸出范圍初始化。當(dāng)設(shè)定手動(dòng)范圍操作時(shí)，SPAN引腳的回讀功能無(wú)效。35 回讀功能   8個(gè)接口

9、寄存器中任一個(gè)的內(nèi)容都從IO端口回讀。IO引腳分成數(shù)據(jù)和范圍兩部分。數(shù)據(jù)I/0端口由引腳DOD15組成，范圍IO口由SOS2組成。    每個(gè)DAC通道有一組數(shù)據(jù)寄存器用于控制和回讀數(shù)據(jù)IO端口，一組范圍寄存器控制和回讀范圍IO端口。    當(dāng)DAC通道和IO端口選擇后，將READ引腳設(shè)置為邏輯高電平啟動(dòng)回讀功能。當(dāng)READ引腳置低時(shí)，IO端口高阻抗數(shù)字輸入，回讀過(guò)程變成低阻抗邏輯輸出。    選擇DAC通道采用地址引腳A1和A0，選擇IO端口(數(shù)據(jù)或范圍)用于回讀采用DS引腳。在回讀過(guò)程中，已選的IO口

10、引腳用作邏輯輸出，而未選用的IO口引腳保持高阻抗輸入狀態(tài)。     選用DAC通道和IO口，READ置高，用于UPD引腳的輸入和DAC寄存器。UPD引腳有兩個(gè)功能：當(dāng)READ置低時(shí)，具有更新功能；當(dāng)READ置高，更新功能無(wú)效，UPD引腳選擇輸入或DAC寄存器的回讀。    回讀功能是在輸入寄存器寫入數(shù)據(jù)后，檢查其內(nèi)容，在DAC寄存器更新新數(shù)據(jù)之前檢測(cè)DAC寄存器。已選端口的寄存器是其IO引腳的輸出。    要想回讀DAC寄存器，保持UPD為低，READ置高，再將UPD置高，并選擇DAC寄存器，被選的DAC寄存器由IO引腳輸出。如果回讀后不要求更新，必須將UPD置低，再將READ置低，否則UPD引腳將會(huì)復(fù)位到之前功能并更新DAC。36 系統(tǒng)偏移量調(diào)節(jié)   系統(tǒng)的RVOSA和RVOSB偏移量調(diào)整引腳是為了補(bǔ)償整個(gè)系統(tǒng)偏移量，如圖4所示。為了可以抗干擾和輕松調(diào)整，電壓控制被減弱為DAC輸出，LTl027提供電源RVOSX引腳有一只l M的輸入阻抗。為了保護(hù)LTC2753的性能，需采用一只至少10 k的等效阻抗驅(qū)動(dòng)該引腳，縮短任何無(wú)用的系統(tǒng)偏移量調(diào)節(jié)引腳IOUT2。37 工作放大器的選擇   由于LTC2