LTC2207在S3C2440和EP3C25控制下的采集應用

?本設計中數據采集系統的核心器件是凌力爾特公司的A／D轉換芯片LTC2207。本文研究了在ARM核S3C2440芯片和FPGA的控制下對直流數據和正弦信號的采集應用，并進行了相關的仿真驗證。

1 LTC2207芯片介紹
1．1 LTC2207的功能特性
??? LTC2207是16位A／D轉換器，它的采樣速率為105Msps。LTC2207是針對輸入頻率為700 MHz的高頻、寬動態范圍信號進行數字化處理而設計的。它可以利用PGA前端(輸入范圍為1．5Vp-p或2．25Vp-p)對該ADC的輸入范圍進行優化。
??? LTC2207非常適合于要求苛刻的通信應用。它的AC性能包括78．2 dB噪聲層和100 dB無雜散動態范圍(SFDR)；250 MHz時SFDR>83 dB(輸入范圍為1．5Vp-p時)；80fSRMS的超低抖動實現了高輸入頻率的欠采樣和卓越的噪聲性能；最大DC 規格包括整個溫度范圍內的±4LSB INL、±1LSB DNL(無漏失碼)。
??? LTC2207具有單一的3．3 V供電電源，單一的電源允許CMOS輸出擺幅為0．5～3．6 V。它同時具有700MHz全功率帶寬S／H(采樣及保持)，可選的內部抖動和數據輸出(Randomizer)隨機函數發生器，功耗為900 mW。LTC2207可利用正弦波時鐘、PECL、LVDS、TTL或CMOS輸入對ENC+和ENC-輸入進行差分或單端驅動。可任選的時鐘占空比穩定器在全速和多種時鐘占空比條件下實現了高性能。
??? LTC2207的引腳說明略一一編者注。
1．2 LTC2207的時序說明
??? LTC2207時序圖如圖1所示。LTC2207是帶有前端PGA的CMOS多步轉換器。模擬輸入是差分信號以提高共模噪聲抑制，最大限度地利用輸入范圍。此外，差分輸入信號可以降低取樣保持電路的諧波。編碼輸入也比共模抑制輸入具有更強的抗干擾能力。

??? LTC2207的采集取決于ENC+／ENC-輸入引腳的狀態，由圖1可知LTC2207在ENC+引腳的上升沿時(ENC-引腳的下降沿時)采樣模擬輸入信號。它有5個流水線模數轉換階段，經過7個周期后，一個模擬采樣輸入就會轉換為一個數字值。數字輸出上／下溢出則由OF引腳上的邏輯高電平表示。
??? 此A／D轉換器有一個延遲的編碼輸入作為數字輸出，提供了CLKOUT+和CLKOUT-兩信號；需要使用正弦時鐘編碼信號CLKOUT+／CLKOUT-將數據同步轉換到數字系統。數據在CLKOUT+的上升沿或CLKOUT-的下降沿鎖存，在CLKOUT+下降沿和CLKOUT-上升沿時更新。

2 硬件電路設計
??? 信號采集部分主要完成對模擬信號的調理和A／D轉換芯片的采集。A／D轉換芯片的輸入信號是差分的，而被采集的信號是單端的，這就需要把單端信號轉換成差分信號。輸入的信號經過MAX4201緩沖后，由差分驅動器 AD8131轉換成差分信號，驅動A／D轉換芯片LTC2207。
??? 采用LVDS轉發器MAX9150轉換FPGA所給的時鐘信號，作為LTC2207的采集控制信號ENC。MAX9150的轉換電路如圖2所示。

LTC2207的模擬差分信號輸入前端的調理芯片采用低噪聲、低功耗、超高速開環緩沖器MAX4201和高速差分驅動器AD8131。采集輸入信號的前端調理電路如圖3所示。圖中MAX4201采用±5 V供電，對地并聯的電容給電源濾波，為緩沖器提供無干擾的電源。緩沖后的信號，由MAX 4201的5引腳輸出，其輸出阻抗是50 Ω，再經過AD8131完成單端到差分的轉換。