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串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口知識問答

作者: 時間:2011-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

如果作用時間很短,雖然不會損壞器件,但是會增強(qiáng)器件中通常不起作用的襯底對其它 晶體管的影響,從而導(dǎo)致將每個作用脈沖檢測為多個時鐘脈沖。這種脈沖抖動對式轉(zhuǎn)換 器影響很厲害,而對并行式則差一些。因為讀周期和寫周期通常都取決于所施加的 第一 個脈沖,而后邊的脈沖無關(guān)緊要。但是,如果在轉(zhuǎn)換期間出現(xiàn)這種干擾信號,無論是還 是并行式都要受到噪聲的影響。

圖109示出了如何很容易地減小過沖。在出現(xiàn)問

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圖109 用來減小過沖的低通濾波器

題的數(shù)字輸入信號線上串聯(lián)一個小電阻。這個電阻與數(shù)字輸入端的寄生電容 C par 結(jié)合起來可構(gòu)成一個低通濾波器,從而可 以消除接受信號的任何振蕩。一般推薦使用50Ω的電阻,但是做一些實驗可能是必要的。如 果數(shù)字輸入端的內(nèi)部電容不夠大,還可在這個輸入端加一個外接電容。這時實驗是必要的, 但開始最好選10pF左右的電容。

問:你已經(jīng)談到時鐘信號過沖會使的噪聲惡化。從技術(shù)的角度來看,是否有 其它方法來改善其信噪比?

答:因為你的系統(tǒng)在混合信號(模擬與數(shù)字)環(huán)境下工作,所以接地方法至關(guān)重要。你可 能知道,因為數(shù)字電路是一種噪聲源,所以模擬地與數(shù)字地應(yīng)該分開,只在一點會合。這種 接地方法通常只用在電源上。實際上,如果模擬器件和數(shù)字器件共用一個電源,例如+5V或+ 33V單電源系統(tǒng),只有連接模擬地與數(shù)字地才能在電源返回,別無選擇。具體轉(zhuǎn)換器 的 產(chǎn)品說明可能指導(dǎo)你對器件的AGND腳和DGND腳如何連接。如果在兩點接地,那么應(yīng)該如何避 免產(chǎn)生接地環(huán)路呢?

圖1010示出了解決這種困境的方法。關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換器的引腳中標(biāo)記的AGND和DGND 腳 都是相對轉(zhuǎn)換器的部件而言的,用來與其它引腳連接。轉(zhuǎn)換器作為一個整體,應(yīng)該按模 擬器件來處 理。所以將AGND和DGND腳連接到一起后,應(yīng)該用一根線接到系統(tǒng)的模擬地。如果真的這樣做 ,會使轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電流流入模擬接地平面,但這樣要比通常把轉(zhuǎn)換器的DGND腳接到噪聲數(shù) 字接地平面帶來的危害要小。這個例子還示出了一個接數(shù)字地的數(shù)字緩沖器,用來使轉(zhuǎn)換 器的數(shù)據(jù)引腳與有噪聲的串行數(shù)據(jù)總線相隔離。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的引腳與微處理器的引 腳直接相連,那么可以不用這種緩沖器。

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圖1010還示出了如何處理混合信號系統(tǒng)單電源

供電這樣一個越來越引人關(guān)注的普遍性問題。正如接


圖1010 模擬地與數(shù)字地的接線方法
地一樣,我們將電路中的模擬部分與數(shù)字部分的電源線(最好是電源平面)分開。我們將 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電源按模擬電源處理。但是有時候?qū)⒛M電源引腳與數(shù)字電源引腳用一種 電感的方式隔離起來是很必要的。請注意,轉(zhuǎn)換器的兩個電源引腳都應(yīng)分別接去耦電容器。 具 體產(chǎn)品說明將推薦選用合適的電容器,但好的經(jīng)驗規(guī)則是01μF。如果空間允許,每個器 件都應(yīng)接一個10μF電容器。

問:我想在ADC與微處理器之間用光隔離器設(shè)計一個串行。當(dāng)我使用這些器件時,應(yīng) 該知道些什么?

答:為了構(gòu)造一個簡單而又經(jīng)濟(jì)的高壓隔離器可以使用光隔離器(又稱光耦合器)。在數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換器與微處理器之間電流隔離作用的經(jīng)驗還表明模擬系統(tǒng)的地與數(shù)字系統(tǒng)的地不必再連 接起來。正如圖10.11所示,精密ADC AD7714 與通用的微控制68HC11之間的

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隔離串行只用3個光隔離器便可實現(xiàn)。

圖1011 ADC與微處理器之間的隔離串行接口

設(shè)計者應(yīng)該知道,光隔離器的上升時間和下降時間非常慢。它與CMOS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器一起使 用會出現(xiàn)問題,即使在串行通信時以低速運行也是如此。CMOS邏輯輸入端設(shè)計成用規(guī)定的邏輯“0”或邏輯“1”來驅(qū)動。在這種狀態(tài)下,輸入端 提供和吸收很少量的電流。然而,當(dāng)輸入電壓處于邏輯“0”與邏輯 “1”之間的變遷狀態(tài)時(08V到20 V)邏輯門消耗的電流數(shù)量將要增加。如果所用的光隔離器的上升時間和下降時間相當(dāng)慢,那 么絕大部分時間都浪費在“死區(qū)”,從而產(chǎn)生邏輯門的自熱。這種自熱導(dǎo)致邏輯 門的閾值電壓向上漂移,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器將一個時鐘脈沖看作多個時鐘脈沖。為 了防止這種閾值抖動,應(yīng)該使用施密特觸發(fā)器來緩沖來自光隔離器的信號線,以便將快速、 陡沿的時鐘信號傳送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。


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