LTC2207在ARM与FPGA控制下的采集应用

摘要：参考数字式超低频宽带频率特性测试仪中的相关技术指标，采用了凌力尔特公司的LTC2207芯片对数据进行采集。本文描述了LTC2207芯片的功能特性、时序控制方式和基本工作原理，在S3C2440和EP3C25处理器的控制下实现了LTC2207的采集应用，并给出了LTC2207的硬件和软件设计。
关键词：LTC2207；S3C2440；采集系统

引言
数据采集技术是一种流行且实用的电子技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来，随着数字化技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展趋势。
本设计中数据采集系统的核心器件是凌力尔特公司的A／D转换芯片LTC2207。本文研究了在ARM核S3C2440芯片和FPGA的控制下对直流数据和正弦信号的采集应用，并进行了相关的仿真验证。

1 LTC2207芯片介绍
1．1 LTC2207的功能特性
LTC2207是16位A／D转换器，它的采样速率为105Msps。LTC2207是针对输入频率为700 MHz的高频、宽动态范围信号进行数字化处理而设计的。它可以利用PGA前端(输入范围为1．5Vp-p或2．25Vp-p)对该ADC的输入范围进行优化。
LTC2207非常适合于要求苛刻的通信应用。它的AC性能包括78．2 dB噪声层和100 dB无杂散动态范围(SFDR)；250 MHz时SFDR>83 dB(输入范围为1．5Vp-p时)；80fSRMS的超低抖动实现了高输入频率的欠采样和卓越的噪声性能；最大DC规格包括整个温度范围内的±4LSB INL、±1LSB DNL(无漏失码)。
LTC2207具有单一的3．3 V供电电源，单一的电源允许CMOS输出摆幅为0．5～3．6 V。它同时具有700MHz全功率带宽S／H(采样及保持)，可选的内部抖动和数据输出(Randomizer)随机函数发生器，功耗为900 mW。LTC2207可利用正弦波时钟、PECL、LVDS、TTL或CMOS输入对ENC+和ENC-输入进行差分或单端驱动。可任选的时钟占空比稳定器在全速和多种时钟占空比条件下实现了高性能。
LTC2207的引脚说明略一一编者注。
1．2 LTC2207的时序说明
LTC2207时序图如图1所示。LTC2207是带有前端PGA的CMOS多步转换器。模拟输入是差分信号以提高共模噪声抑制，最大限度地利用输入范围。此外，差分输入信号可以降低取样保持电路的谐波。编码输入也比共模抑制输入具有更强的抗干扰能力。

LTC2207的采集取决于ENC+／ENC-输入引脚的状态，由图1可知LTC2207在ENC+引脚的上升沿时(ENC-引脚的下降沿时)采样模拟输入信号。它有5个流水线模数转换阶段，经过7个周期后，一个模拟采样输入就会转换为一个数字值。数字输出上／下溢出则由OF引脚上的逻辑高电平表示。
此A／D转换器有一个延迟的编码输入作为数字输出，提供了CLKOUT+和CLKOUT-两信号；需要使用正弦时钟编码信号CLKOUT+／CLKOUT-将数据同步转换到数字系统。数据在CLKOUT+的上升沿或CLKOUT-的下降沿锁存，在CLKOUT+下降沿和CLKOUT-上升沿时更新。

2 硬件电路设计
信号采集部分主要完成对模拟信号的调理和A／D转换芯片的采集。A／D转换芯片的输入信号是差分的，而被采集的信号是单端的，这就需要把单端信号转换成差分信号。输入的信号经过MAX4201缓冲后，由差分驱动器AD8131转换成差分信号，驱动A／D转换芯片LTC2207。
采用LVDS转发器MAX9150转换FPGA所给的时钟信号，作为LTC2207的采集控制信号ENC。MAX9150的转换电路如图2所示。