调研报告 彭诗棋

调研报告（论文）

4·2 输出数据结构和2线串口模式

LTC2400 串行输出数据流是32位，其中前4位是标志位、输入范围和转换状态的重要信息。接下来的24位是转换结果，高位在前，低位在后，余下的4位是次最低有效位。具体说明如下：第31位是转换结束标志位(EOC)，低电平表示转换结束；第30 位是空闲位；第29位是信号指示位(S IG)。如果V IN> 0，该位置高, 反之，置低；第28 位是超出范围标志位(EXR)，如果输入信号在正常输入范围内即： 0≤V IN ≤V REF， 该位置低；如果输入信号超出了正常输入范围即：V IN> V REF或V IN < 0，该位置高；第27～4位是24位转换结果，其中第27位是最高有效位，第4位是最低有效位；第3～0位是次最低有效位。本文采用外部时钟的2线操作模式，将片选端接地,将简化隔离电路。这种模式下工作，SDO引脚一旦发生从高到低跳变，表示转换结束，单片机随时查询SDO，读取EOC位，若为低电平，则转换结束，读取测试结果。

图4.1 串口定时时序

4·3 模拟电路的设计考虑

LTC2400是采用开关电容的方式对输入的电压信号进行过采样，采样速率15316 kHz?s，等效输入电路为采样电容为10pF与10k8等效电阻的并联。等效电路如图4.1所示。

16

调研报告（论文）

图4.2 等效输入电路

要想实现对直流电压进行高准确度的测量，必须对输入回路和布线进行精心设计。由等效输入电路知，信号采样可以理解为一阶RC充放电过程，采样速率为15316 kHz?s，则采样窗口时间为615Ls，要想提高采样准确度，必须减小输入回路的时间常数。通过理论计算知，要使采样准确度达到1 ppm，采样时间必须大于或等于等效输入回路RC时间常数的14倍。因此，输入回路的时间常数最大值为464 ns (615Ls?14)， 信号源允许的最大阻抗为3614k8 (464 ns?10pF- 10k8 ) 。在本设计中，模拟输入信号含有交流分量，在信号接入ADC之前通过一个二阶有源滤波和一阶RC滤波的三阶滤波电路。为了消除外接RC滤波电路对LTC2400采样电路动态电流的影响，减小采样误差，用AD707作为外接跟随器，减小了A?D转换器输入回路的时间常数，提高采样准确度。

在高准确度A?D转换器的使用中，ADC完善接地非常重要，当接地电阻较大时，芯片电流流过接地电阻将产生电压串入输入回路和基准回路中，从而产生零点误差和增益误差。同时，芯片的工作电流随环境温度和工作状态不同其大小也在变化，因此，造成的测量误差将不能忽视。以L TC2400为例，接地电阻为01018，将产生215 LV 偏移信号；如基准电压为215 V，将产生1 ppm 偏移误差。为了在测量系统中充分利用L TC2400 高准确度性能，一个很重要的措施就是减小芯片的接地阻抗。在本设计中，将芯片的地线与模拟电源的地线尽量靠近并加粗，整个模拟电路的接地采用单点接地的星型拓扑结构，其他任何芯片的地电流不能通过ADC 的地回路馈入电源，从而保证ADC 地回路处于低阻小电流的工作模式，消除了测量回路的偏移误差。

17

调研报告（论文）

参考文献

[1] 骆丽娜，杨万全. 高速ADC的性能参数与测试方法 [B]. 四川大学电子信息学院.

[2] 廖述剑，李迅波，陈光稿. 高ADC 中定时动态参数的测试 [M]. 电子测量与仪器学报1 卷2期电.

[3] 鲍志云，张斌. 基于DPWM的高速高精度积分型模/数转换器 [B]. 现代电子技术，2009 年

第10 期，总第297 期.

[4] 朱彦卿，何怡刚，阳 辉，刘美容. 一种高速ADC静态参数的内建自测试结构 [B]，湖南大学学报( 自然科学版)，2007年10月.

18

调研报告（论文）

致 谢

本次调研报告的完成衷心感谢吕涛老师在专业知识、设计写作等方面给予的悉心指导和辛勤付出。

19