具有高阻抗并行接口和內(nèi)部基準(zhǔn)電阻的TLC5510解析方

1 TLC5510簡介

TLC5510是美國德州儀器(TI)公司的8位半閃速架構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器，采用CMOS工藝，大大減少比較器數(shù)。TLC5510最大可提供20 Ms/s的采樣率，可廣泛應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字TV、醫(yī)學(xué)圖像、視頻會(huì)議以及QAM解調(diào)器等領(lǐng)域。TLC5510的工作電源為5 V，功耗為100 mW(典型值)。內(nèi)置采樣保持電路，可簡化外圍電路設(shè)計(jì)。TLC5510具有高阻抗并行接口和內(nèi)部基準(zhǔn)電阻，模擬輸入范圍為0.6 V～2.6 V。

1.1 引腳功能描述

TLC5510采用24引腳的貼片封裝，其引腳配置如圖1所示。各引腳功能描述如下：

AGND：模擬信號(hào)地;

ANGLOG IN：模擬信號(hào)輸入端;

CLK：時(shí)鐘輸入端;

DGND：數(shù)字信號(hào)地;

D1～D8：數(shù)據(jù)輸出端。D1為數(shù)據(jù)低位，D8為數(shù)據(jù)高位;

OE：輸出使能端。OE為低電平時(shí)數(shù)據(jù)端有效，否則數(shù)據(jù)端為高阻態(tài);

VDDA：模擬電路工作電壓;

VDDD：數(shù)字電路工作電壓;

REFTS：內(nèi)部參考電壓。當(dāng)內(nèi)部分壓器輸出額定2 V基準(zhǔn)電壓時(shí)，該端短路至REFT;

REFT：參考電壓(T代表Top為2.6 V);

REFB：參考電壓(B代表Bottom為0.6 V);

REFBS：參考電壓。當(dāng)內(nèi)部分壓器產(chǎn)生2 V的額定基準(zhǔn)電壓時(shí),該端短路至REFB。

1.2 典型應(yīng)用電路

TLC5510的基準(zhǔn)電源有多種接法，根據(jù)不同場(chǎng)合選擇適當(dāng)基準(zhǔn)電源，利用內(nèi)部基準(zhǔn)源，TLC5510典型應(yīng)用電路如圖2所示。由于其測(cè)量范圍為0.6 V～2.6 V(即：TLC5510在轉(zhuǎn)換時(shí)模擬輸入0.6 V時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)字輸出00 000 000，2.6 V對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出11111 111)，因此輸入信號(hào)在進(jìn)入TLC5510之前要對(duì)其處理，要使該輸入信號(hào)處于量程內(nèi)，應(yīng)加入一個(gè)1.6 V的直流分量。

2 基于TLC5510的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)

2.1 兩級(jí)采樣

TLC5510雖采樣率高，但受干擾嚴(yán)重?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，將TLC5510運(yùn)用于寬頻數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)采集。為了提高抗干擾能力，專門設(shè)計(jì)一個(gè)有源晶振模塊為TLC5510提供采樣時(shí)鐘，但導(dǎo)致采樣率不可調(diào)。為了解決這個(gè)問題，采用兩級(jí)采樣。第一級(jí)采樣為控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)外圍的電信號(hào)高速采樣，并將其采樣保存到FPGA內(nèi)部寄存器，該級(jí)采樣率恒定不變，并由硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);第二級(jí)采樣為軟件采樣，即由FPGA采樣控制模塊從寄存器中提取第一級(jí)采集結(jié)果，該級(jí)采樣率是可調(diào)的。

2.2 等效采樣

根據(jù)奈奎斯特定律，采樣頻率高于信號(hào)頻率的兩倍就可恢復(fù)原波形。當(dāng)采樣頻率等于或小于信號(hào)頻率可采用等效采樣，在不同周期獲取不同相位的幅值，根據(jù)相位將幅值連續(xù)排列即可復(fù)原波形。

采用內(nèi)觸發(fā)采樣，即由被測(cè)信號(hào)的某相位點(diǎn)位為觸發(fā)，然后存儲(chǔ)。其實(shí)現(xiàn)過程：每一個(gè)完整的采樣需采集256個(gè)點(diǎn)，每一個(gè)采樣點(diǎn)都是由相同電平觸發(fā)，觸發(fā)后啟動(dòng)FPGA內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，對(duì)高頻脈沖記數(shù)，脈沖數(shù)不同，代表相位也不相同。經(jīng)過256個(gè)周期，就可采集256個(gè)不同的相位點(diǎn)。