LMP92018：多功能模拟监测与控制芯片的深度解析

在电子设计领域，一款功能强大且灵活的模拟监测与控制芯片往往能为系统设计带来极大的便利。TI公司的LMP92018就是这样一款值得关注的芯片，它集成了多种功能，适用于众多模拟监测和控制应用。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

文件下载：LMP92018SQ/NOPB.pdf

一、LMP92018概述

LMP92018是一款完整的模拟监测和控制电路，集成了八通道10位模数转换器（ADC）、四个10位数模转换器（DAC）、内部参考、内部温度传感器、12位GPIO端口和10MHz SPI接口。其灵活且功能丰富的特性，使其非常适合用于通信基础设施、系统监测与控制以及工业监测与控制等领域，例如基站功率放大器（PA）子系统。

二、主要特性

1. 模拟电压监测与转换

• 8通道10位ADC：用户可以使用10位ADC及其8通道输入多路复用器监测多达8个外部电压。这些电压通常由模拟传感器、仪表放大器、电流检测放大器或电阻分压器产生。该ADC具有10位分辨率，无丢失码，差分非线性（DNL）在 -0.9 到 +1 LSB 之间，积分非线性（INL）在 -1 到 1 LSB 之间，偏移误差（OE）在 -2 到 +2 LSB 之间，增益误差（GE）在 -2 到 2 LSB 之间。
• 4个10位DAC：四个相同的、可单独编程的10位DAC块可用于生成模拟电压，用于控制外部电路的偏置条件、伺服位置等。DAC的分辨率为10位，具有良好的单调性，DNL在 -0.5 到 +0.5 LSB 之间，INL在 -2 到 +2 LSB 之间。

2. 电压参考与温度传感器

• 电压参考：用户可以选择启用2.5V的内部参考，用于ADC和/或DAC。内部参考源还可以驱动外部负载，参考输入范围为2.5V到VDD，输出电压为2.5V，内部参考容差为 -0.15% 到 0.15%，输出温度漂移为17 ppm/°C。
• 温度传感器：板载数字温度传感器可报告设备自身的温度，温度传感器输出存储在内部寄存器中，用户可通过SPI接口读取。其分辨率为0.0625°C，在 -40°C 到 +125°C 的温度范围内，温度误差在 -2.5°C 到 +2.5°C 之间。

3. 12位通用I/O端口

GPIO端口可用于扩展微控制器的功能。该端口通过SPI接口可访问内部寄存器，每个位可单独编程为输入或输出。其输入高电压（VIH）为 0.7 x VGPIO，输入低电压（VIL）为 0.3 x VGPIO，具有250mV的滞后。

4. SPI接口

微控制器通过流行的SPI接口与LMP92018通信，该接口提供对设备所有数据、状态和控制寄存器的完全访问。

三、引脚描述与电气特性

1. 引脚描述

LMP92018采用36引脚WQFN封装，各引脚具有不同的功能。例如，VDD为电源轨，VGPIO为GPIO轨，VIO为SPI轨，GND为接地引脚，IN[7:0]为模拟输入引脚，OUT[3:0]为模拟输出引脚等。需要注意的是，这些设备的内置ESD保护有限，在存储或处理时应将引脚短路或放置在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

2. 电气特性

• 绝对最大额定值：VDD相对于GND的范围为 -0.3V 到 6.0V，VIO和VGPIO相对于GND的范围为 -0.3V 到 VDD，任意两个引脚之间的电压最大为6.0V，任何引脚的电流最大为5mA等。
• 工作条件：工作环境温度范围为 -40°C 到 125°C，VDD电压范围为4.75V到5.25V，VIO和VGPIO电压范围为1.8V到VDD，DAC输出负载电容范围为0nF到1nF。
• 电气参数：ADC和DAC具有一系列电气参数，如分辨率、线性度、误差、噪声等。例如，ADC的信号噪声比（SINAD）在10kHz正弦波输入时为58dB，总谐波失真（THD）在10kHz正弦波输入且高达5次谐波时为 -69dB；DAC的满量程输出在不同条件下接近4.975V。

四、指令集

LMP92018支持一系列指令集，通过SPI接口进行配置和控制。以下是一些主要的指令：

1. 温度传感器配置

通过一个单比特TSS控制内部温度传感器的工作模式，可设置为连续转换模式（TSS = 1）或单次转换模式（TSS = 0）。

2. 参考配置

通过3位序列CREF控制内部参考的工作模式，可选择不同的参考源组合，如AREF外部、DREF内部等多种模式。

3. DAC配置

通过4位CDAC字设置相应位来启用或禁用各个DAC。

4. 更新所有DAC

可将所有4个DAC通道的输出同时设置为对应于10位DDATA代码的相同电平。

5. 通用配置

通过设置内部DRDY位来启用或禁用DRDYB引脚指示新ADC转换数据可用性的功能。

6. GPIO配置

通过12位CGPIO字设置相应位来配置通用数字I/O端口的各个引脚为输出或输入。

7. 状态查询

通过SPI事务测试内部位RDY，该位指示设备是否完成上电序列。

五、总结

LMP92018是一款功能强大、集成度高的模拟监测与控制芯片，其丰富的功能和灵活的配置使其在多种应用场景中具有很大的优势。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理利用其各项特性，同时注意其电气特性和引脚要求，以确保系统的稳定运行。大家在使用LMP92018的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。