LTC2207在ARM與FPGA控制下的采集應用

摘要：參考數字式超低頻寬帶頻率特性測試儀中的相關技術指標，采用了凌力爾特公司的LTC2207芯片對數據進行采集。本文描述了LTC2207芯片的功能特性、時序控制方式和基本工作原理，在S3C2440和EP3C25處理器的控制下實現了LTC2207的采集應用，并給出了LTC2207的硬件和軟件設計。
關鍵詞：LTC2207；S3C2440；采集系統

引言
數據采集技術是一種流行且實用的電子技術。它廣泛應用于信號檢測、信號處理、儀器儀表等領域。近年來，隨著數字化技術的不斷發展，數據采集技術也呈現出速度更高、通道更多、數據量更大的發展趨勢。
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?？扇芜x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。