8位高速A_D转换器TLC5510的应用

- 59 - 8 位高速 A/ D 转换器 TLC5510 的应用 中国科学院南海海洋研究所 李彩 中国科学院安徽光学精密机械研究所 王安 刘勇 The Application of 8 Bit High Speed A/ D Convertor TLC5510 Li Cai Wang An Liu Yong 摘要 : TLC5510 是美国德州仪器 ( TI) 公司生产的 8 位半闪速结构模数转换器 ,它采用 CMOS工艺制 造 , 可提供最小 20Msps 的采样率。可广泛用于数字 TV、医学图像、视频会议、高速数据转换以及 QAM解调器等方面。文中介绍了 TLC5510 的性能指标、引脚功能、内部结构和操作时序 , 给出了 TLC5510 的应用线路设计和参考电压的配置方法。 关键词 :高速 AD 转换 ; 数据采集 ; TLC5510 分类号 : TN79 +. 2 文献标识码 :B 文章编号 :1006 - 6977(2003) 07 - 0059 - 03 ●新特器件应用 图 1 TLC5510 的引脚排列 8 位高速 A/ D 转换器 TLC5510 的应用 1 概述 TLC5510 是美国 TI公司生产的新型模数转换器 件 (ADC) , 它是一种采用 CMOS工艺制造的 8 位高 阻抗并行 A/ D 芯片 , 能提供的最小采样率为 20MSPS。由于 TLC5510 采用了半闪速结构及 CMOS 工艺 ,因而大大减少了器件中比较器的数量 ,而且在 高速转换的同时能够保持较低的功耗。在推荐工作 条件下 , TLC5510 的功耗仅为 130mW。由于 TLC5510 不仅具有高速的 A/ D 转换功能 ,而且还带有内部采 样保持电路 , 从而大大简化了外围电路的设计 ; 同 时 ,由于其内部带有了 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 分压电阻 ,因而可以从 + 5V的电源获得 2V满刻度的基准电压。TLC5510 可 应用于数字 TV、医学图像、视频会议、高速数据转换 以及 QAM解调器等方面。 2 内部结构、引脚说明及工作原理 2. 1 TLC5510 的引脚说明 TLC5510 为 24 引脚、PSOP表贴封装形式 (NS) 。 其引脚排列如图 1 所示。各引脚功能如下 : AGND :模拟信号地 ; ANALOG IN:模拟信号输入端 ; CLK:时钟输入端 ; DGND :数字信号地 ; D1～D8 : 数据输出端口。D1 为数据最低位 , D8 为最高位 ; OE:输出使能端。当 OE为低时 , D1～D8 数据 有效 ,当 OE为高时 ,D1～D8 为高阻抗 ; VDDA :模拟电路工作电源 ; VDDD :数字电路工作电源 ; REFTS :内部参考电压引出端之一 ,当使用内部 电压分压器产生额定的 2V基准电压时 ,此端短路至 REFT端 ; REFT:参考电压引出端之二 ; REFB :参考电压引出端之三 ; REFBS : 内部参考电压引出端之四 , 当使用内 部电压基准器产生额定的 2V基准电压时 , 此端短 路至 REFB 端。 2. 2 TLC5510 的内部结构及工作过程 TLC5510 的内部结构如图 2 所示。由图中可以 看出 : TLC5510 模数转换器内含时钟发生器、内部基 准电压分压器、1 套高 4 位采样比较器、编码器、锁 存器、2 套低 4 位采样比较器、编码器和 1 个低 4 位 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net - 60 - 《国外电子元器件》2003 年第 7 期 2003 年 7 月 图 4 TLC5510 典型外围电路 锁存器等电路。TLC5510 的外部时 钟信号 CLK通过其内部的时钟发 生器可产生 3 路内部时钟 , 以驱动 3 组采样比较器。基准电压分压器 则可用来为这 3 组比较器提供基准 电压。输出 A/ D 信号的高 4 位由高 4 位编码器直接提供 , 而低 4 位的 采样数据则由两个低 4 位的编码器 交替提供。 TLC5510 的工作时序见图 3。时 钟信号 CLK在每一个下降沿采集 模拟输入信号。第 N次采集的数据 经过 2. 5 个时钟周期的延迟之后 , 将送到内部数据总线上。 在图 3 所示的工作时序的控制 下 , 当第一个时钟周期的下降沿到 来时 , 模拟输入电压将被采样到高 比较器块和低比较器块 , 高比较器 块在第二个时钟周期的上升沿最后 确定高位数据 ,同时 ,低基准电压产生与高位数据相 应的电压。低比较块在第三个时钟周期的上升沿的 最后确定低位数据。高位数据和低位数据在第四个 时钟周期的上升沿进行组合 , 这样 , 第 N次采集的 数据经过 2. 5 个时钟周期的延迟之后 , 便可送到内 部数据总线上。此时如果输出使能 OE有效 ,则数据 便可被送至 8 位数据总线上。由于 CLK的最大周期 为 50ns ,因此 , TLC5510 数模转换器的最小采样速率 可以达到 20MSPS。 3 在线阵 CCD 数据系统中的应用 图 4 为 TLC5510 的典型外接电路。图中的 FB1～FB3 为高频磁珠 , 模拟供电电源 AVDD 经 FB1～FB3 为三部分模拟电路提供工作电流 ,以获 得更好的高频去耦效果。 笔者研制的该线阵 CCD 数据采集系统主要 由时序发生器、CCD 驱动电路、视频信号预处理电 路及 ADC、数据存储器、PC机等组成。TLC5510 的 高速、内带采样保持电路等特点使其更利于该设 计。TLC5510 的主要作用是将 CCD 输出的高速模 拟视频信号转换为与其模拟幅值相对应的 8 位数 字视频信号。图 5 是笔者设计的视频信号 A/ D 转 换器 TLC5510 的外围电路。TLC5510 可使用外部 和内部两种基准电压连接方法。其中外部基准电压 从引脚 REFT和 REFB 接入 ,并应满足 : VREFB + 2V ≤VREF ≤VDDA 0 ≤VREFB ≤VREFB - 2V 2V ≤VREFT - VREFB ≤5V 对于从零电平开始的正极性模拟输入电压 , REFB 应当连接到模拟地 AGND。VREFT 的范围为 2V～5V。如果要简化电路 , 可利用 TLC5510 的内部 分压电阻从模拟电源电压 VDDA 上取得基准电压。在 图 2 TLC5510 的内部结构框图 图 3 TLC5510 的工作时序 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net - 61 -8 位高速 A/ D 转换器 TLC5510 的应用 本设计中 , CCD 输出的模拟视频信号经过反相、滤 波、放大之后即为从零电平开始的正极性模拟电压 信号。因此 ,为了简化电路并同时满足设计要求 ,笔 者选用了 TLC5510 的内部基准方式 ,同时 ,因为 CCD 视频信号是 2V基准 , 所以 , 根据 TLC5510 的自身的 特点 , 在设计过程中 , 笔者将 REFBS端与 AGND , 而 将 REFTS 与 VDDA 端相连 , 同时将 REFBS 短接至 REFB 端 , REFTS短接至 REFT端来获得 2V基准电 压。 在用该数据采集系统采集数据的过程中 , 当 CCD 输出端输出视频信号时 , 在由时序发生器产生 的 A/ D 转换控制时钟 CLK的同步控制下 , TLC5510 会将差动放大、低通滤波后的 CCD 模拟视频信号实 时地转换为与其模拟幅值相对应的 8 位数字信号 , 当 TLC5510 的输出使能 OE为低电平且高速数据存 储器的地址译码控制和写控制均有效时 , 系统可将 转换结果存入高速数据存储器 , 以等待 PC 机的读 取。为了使 CCD 输出的视频信号能够正确可靠的转 换和存储 ,在设计过程中 ,笔者对 TLC5510 的工作控 制时钟 CLK、输出使能 OE及高速数据存储器的地 址译码控制时钟、读写控制时钟的周期做了具体的 时间预算 , 并对它们之间的逻辑相位关系做了详细 的研究。根据预算 , 笔者将时序发生器内部的计数 器、比较器、逻辑门以及 D 触发器等进行逐级分频 和逻辑组合 , 从而使其产生正确可靠的时序逻辑。 系统及数据 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 实验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 , 采用 TLC5510 作为线阵 CCD 视频信号的 A/ D 转换芯片 ,其接口电路简单实 用 ,使用方便 ,稳定性好。 4 结束语 在对 TLC5510 模数转换器及其在线阵 CCD 数 据采集系统的应用设计中 , 笔者通过实验 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出如 下经验 : (1) 为了减少系统噪声 , 外部模拟和数字电路 应当分离 ,并应尽可能屏蔽。 (2) 因为 TLC5510 芯片的 AGND 和 DGND 在内 部没有连接 ,所以 ,这些引脚需要在外部进行连接。 为了使拾取到的噪声最小 , 最好把隔开的双绞线电 缆用于电源线。同时 , 在印制电路板布局上还应当 使用模拟和数字地平面。 (3) VDDA 至 AGND 和 VDDD 至 DGND 之间应 当分别用 1μF电容去耦 , 推荐使用陶瓷电容器。对 于模拟和数字地 ,为了保证无固态噪声的接地连接 , 试验时应当小心。 (4) VDDA、AGND 以及 ANALOG IN 引脚应当与 高频引脚 CLK和 D0～D7 隔离开。在印制电路板上 , AGND 的走线应当尽可能地放在 ANALOG IN 走线的 两侧以供屏蔽之用。 (5) 为了保证 TLC5510 的工作性能 , 系统电源 最好不要采用开关电源。 参考文献 1. Texas Corporation Data book 1999 2. 最新 A - D/ D - A 转换器 IC特性转换手册 . 福 建 :福建科学技术出版社 ,2001 3. 陈一新 . 高速 A/ D 转换器 TLC5540 及其应用 . 国外电子元器件 ,2002(3) :63～65 收稿日期 :2002 - 12 - 02 咨询编号 :030724 图 5 视频信号 A/ D 转换外围电路图 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net