数字电压表设计教程之LTC2308数据手册解读

1前言

LTC2308 是亚德诺半导体公司( Analog Devices Inc，ADI) 的一款低噪声、12 位高精度、逐次逼近型、 8 通道、采样率高达 500 kSPS （ADC输入信号最高不能超过500KHz，按照Nyquist采样定理则建议输入信号在250KHz以下）、SPI输入时钟最高可达40M、支持串行外设接口( Serial Peripheral Interface，SPI)的模数转换芯片 。

2LTC2308的功能框图及引脚定义

LTC2308的功能框图：

引脚定义（来源参考 LTC2308 datasheet LTC2308fb.pdf 的第7页）：

3LTC2308的工作模式设置

LTC2308的8个模拟通道能配置成为单端、差分式通道，以及单极性、双极性通道，通过四线式 SPI与其他数字接口电路相连。

当为单端输入时，每个通道相对于COM端，单极性状态下可以输入0~4.096V的范围，双极性为±2.048V的范围，其中，负数是以2的补码形式表示。当为差分模式输入时，CH0与CH1、CH2与CH3、CH4与CH5、CH6与CH7可以分别构成差分对信号，能同时对差分信号进行采样以减小共模干扰。当输入源的阻抗较大时，需要的获取信号时间也会相应增多。

LTC2308的各种工作模式是可通过6位DIN字可编程设定的。（参考下文时序图，来自LTC2308 datasheet LTC2308fb.pdf 的第10页）。

6位DIN字定义如下：

LTC控制数据为6位，由高到低依次为:S/D、O/S、S1、S0、UNI、SLP。

S/D控制芯片是单端还是双端差分式模式。

O/S在差分方式下，控制两个信号的正负极性，当O/S为1时，表示奇数通道输入信号的符号为正，偶数通道输入信号的符号为负；当O/S为0时，表示奇数通道输入信号的符号为负，偶数通道输入信号的符号为正。O/S在单端模式下，当O/S为1时，表示奇数通道输入信号的符号为正；当O/S为0时，表示偶数通道输入信号的符号为正。

在双端模式下，S1、S0构成2位通道选择信号，正好可以选择4组差分通道。在单端模式下，S1、S0构成2位通道选择信号，用于选择奇数通道里的4个通道以及偶数通道里的4个通道。

UNI为极性控制信号，其为1时，输出单极性信号，为0时，输出补码形式的双极性信号。

SLP则是控制芯片是进入 SLEEP 还是 NAP 状态。

在传输完第6位控制字之后，芯片还需要至少 240 ns的 tACQ的获取时间之后才能再次将 CONVST拉高来启动下一次转换。

继续参考参考LTC2308 datasheet LTC2308fb.pdf 的第10页的Table1可得到本案例通道选择的配置字：

4LTC2308的功能框图及引脚定义

参考LTC2308fb.pdf第17页， 该器件SPI协议时序图有两个。

第一个：

在第一个时序中，当转换完成后，CONVST仍保持高电平时，芯片会根据SLP位设置的逻辑电平进入NAP（SLP=0）或SLEEP（SLP=1）模式。当CONVST返回低电平时，LTC2308从SLEEP模式释放，需要200ms才能唤醒并为VREF引脚上的2.2uF电容和REFCOMP引脚上的10uF电容充电。

第二个：

DE10-Standard 的SystemCDDemonstrationsFPGAADC 这个案例里面我们使用的是第二个时序图，原因是为了LTC2308 表现的性能更好，尽量选择：

1. 在转换开始之后的40ns内返回低电平

2. 在转换结束之后返回低电平

关于这个的描述请参考LTC2308fb.pdf第14页：

所以实验里面选择第二个时序图。

第二个时序图中的各个时间定义（参考LTC2308fb.pdf的第5页）：

把上面的表格摘出并翻译如下：

第二个时序图显示了在转换时间结束前，CONVST信号回到低电平。在此模式下，ADC和所有内部电路保持通电状态。当转换完成后，SDO的输出数据序列的MSB将在数据总线被启用后有效。在CONVST上升沿后1.3μs之后，随着脉冲SCK的节奏，SDO将从LTC2308中输出数据，SDI则将配置数据加载到LTC2308中。第一个SCK上升沿将S/D位加载到LTC2308中，第六个SCK上升沿将SLP 位加载到LTC2308中。SDO在每个SCK脉冲的下降沿输出数据。

送出convert trigger后，经过tCONV时间后才能送出SPI clock, 通过SDO 接收ADC结果，并同时通过SDI 设定下次convert的模式。SPI clock结束后，至少要等tHCONVST时间，才能送出下一个convert trigger。LTC2308设计为在控制字发送后开始采集（控制字发送在第6个时钟完成， 第7个时钟就可以开始采集了），以适配不同模式下的时序要求。