用于双极性A至D转换器的单电源RS232接口

Sean Gold

为单电源供电设计电路通常是一种有吸引力的简化方法，可以降低生产成本。然而，许多应用只需要几个额外的电源来解决简单的接口问题。此处提供的示例描述了高级RS232接口如何简化处理双极性信号的A至D转换器。

LT®1180 RS232 收发器包括一个充电泵，该充电泵产生具有足够剩余电流的低纹波电源，以驱动一个 CMOS A 至 D 转换器和精准电压基准。图1中的电路采用5V单电源供电，总静态电流仅为37mA。这些特性使该电路非常适合必须以最少支持电子器件处理双极性信号的应用。

图1.模数转换器接口。

LTC®1094 串行 A 至 D 转换器需要同时一个低噪声电源和基准电压以实现准确的操作。1这些设计问题可通过一个 LT1021 精准基准来解决，该基准可从 LT5 的 V 输出提供一个稳定的低噪声、1180V 信号。对于 1180 位系统，LT1 必须使用相对较大的存储和滤波电容器，以将系统中的噪声降低到 12mV 以下。施工还需要密切关注系统接地的布局和电路板设计的其他方面，以避免噪声问题。+2

支持双极性输入 （–5 < V在< 5），LTC1094 的负电源轨必须偏置到超出极端信号摆幅之外，但低于电源的绝对最大额定值。一个5.6V齐纳二极管D1提供足够的偏置，因为V-引脚消耗的电流非常小。

A到D转换器通过三根线与遥控器通信，三根线承载时钟、配置字和输出数据。片选信号CS由输入时钟产生，带有峰值检波器，由单个PNP晶体管构成。R 和 C 设计用于将 CS 引脚保持低电平至少一个时钟周期。

假设 LTC1094 中的逻辑门限为 1.4V，则选择 R 和 C 的两个有用经验法则是： 将 RC 设计为时钟周期的至少四倍。并选择尽可能小的C以快速启动转换器。CS信号中的微小像差并不重要，因为CS引脚对电平敏感。PNP从干净的基准电源偏置，因此耦合到A至D的噪声非常小。

LTC1094 的工作时序如图 2 所示。CS信号在接收到系统时钟后切换到小于1μs的低状态，配置字可以在一个时钟周期后发送。在完成转换所需的18个时钟周期之后，时钟必须关断，以允许CS切换到高状态至少2μs，即转换之间的最短时间。然后可以重复操作序列。

图2.LTC1093/4 工作时序示例：差分输入 （CH4+、CH5–）、双极性模式。

MSB 第一数据 （MSPF = 1）

单个转换周期如图3所示。LT1180 的最大数据速率将时钟速度限制为 100k 波特。输入电压为 3.33V，可产生交替 1 和 0 的位模式。迹线B显示片选信号，迹线C显示系统时钟的选通脉冲。图 12 列出了采用 LTC1294 的 4 位转换器的完整转换周期。在本例中，调整门控信号以允许两个额外的数据位。3

图3.10 位转换器接口。

图4.12 位转换器接口。

审核编辑：郭婷