特征

單電源3.3V操作

內置采樣和保持

大多數MPU串行端口的直接3線接口

所有MPU并行端口

30kHz最大吞吐量

主要規格

最低保證供電電壓：2.7V

分辨率：12位

快速轉換時間：最高24μs超溫。

低供電電流：1.0mA

應用程序

電池供電儀器

數據記錄器

數據采集模塊

說明

LTC®1287是一個3V數據采集組件包含一個串行I/O逐次逼近a/D轉換器。設備規格保證在電源電壓為2.7V，采用LTCMOSTM開關電容器技術，實現12位單極a/D轉換。差分輸入具有片上采樣，并保持（+）輸入。串行I/O設計為無需外部設備進行通信硬件到大多數MPU串行端口和所有MPU并行I/O端口允許通過三根電線。低壓運行能力和這種設備的低功耗使它成為理想的選擇適用于電池應用。考慮到易用性，小巧封裝尺寸和最小互連數量對于I/O，LTC1287可用于遙感應用。

對于過壓保護，將輸入電流限制在15mA通過1N4148二極管將輸入端固定到VCC和GND。當選定的通道或其他通道過壓（VIN<GND或VIN>VCC）。見第節過電壓保護在應用信息中的應用。

絕大對值（注1和2）

電源電壓 12伏

電壓

模擬和參考輸入–0.3V至VCC+0.3V

數字輸入–0.3伏至12伏

數字輸出–0.3V至VCC+0.3V

功耗 500兆瓦

工作溫度范圍 0°C至70°C

儲存溫度范圍–65°C至150°C

鉛溫度（焊接，10秒）300攝氏度

共轉換器和多路復用器特性

表示規格

適用于整個工作溫度范圍，否則規格為TA=25°C。（注3）

數字直流電氣斷路器

表示規范

適用于整個工作溫度范圍，否則規格為TA=25°C。（注3）

注1：絕對最大額定值是指超過壽命的值設備可能受損。

注2：所有電壓值均與接地有關（除非另有規定注）。

注3:VCC=3V，VREF=2.5V，CLK=500kHz，除非另有規定。

注4：一個LSB等于VREF除以4096。例如，當VREF=2.5V，1LSB=2.5V/4096=0.61mV。

注5：積分非線性誤差定義為代碼偏差從一條穿過傳輸實際端點的直線開始曲線。從量化帶的中心測量偏差。

注6：推薦操作條件。LTC1287B/LTC1287C

注7：兩個片上二極管連接到每個模擬輸入模擬電壓傳導一個二極管低于GND或一個二極管下降高于VCC。在低VCC電平（如高電平模擬電平）下進行測試時要小心輸入可以使這個輸入二極管導通，特別是在電壓升高時溫度，并導致接近滿標度的輸入錯誤。本規范允許任一二極管的正向偏壓為50mV。這意味著只要模擬輸入電壓不超過電源電壓50mV以上，輸出代碼將是正確的。

注8：通道泄漏電流在通道選擇后測量。

注9：高溫下泄漏電流的增加導致S/H降速，因此建議在85°C時fCLK≥30kHzfCLK≥3kHz，25°C。

典型性能特征

1.最大CLK頻率表示0.1LSB時的CLK頻率首先檢測到任何代碼從500kHz轉換時的誤差偏移。

2.當CLK頻率從1MHz降低時，最小CLK頻率（∆誤差≤0.1LSB）表示任何首先檢測到其500kHz值的代碼轉換。

3.最大RFILTER代表0.1LSB時的濾波電阻值首先檢測到滿標度誤差在RFILTER=0Ω時的變化。

引腳功能

CS（引腳1）：芯片選擇輸入。這個輸入的邏輯低啟用LTC1287。

+IN，–IN（引腳2、3）：模擬輸入。這些輸入必須是相對于GND沒有噪音。

GND（引腳4）：模擬接地GND應直接連接模擬地平面。

VREF（引腳5）：參考輸入。參考輸入定義A/D轉換器的量程，必須保持相對于GND的噪聲。

DOUT（引腳6）：數字數據輸出。A/D轉換結果將移出此輸出。

CLK（引腳7）：換檔時鐘。這個時鐘同步串行數據傳輸。

VCC（引腳8）：正極電源。這批貨必須免費供應通過直接旁路到模擬電路來消除噪聲和紋波地平面。

LTC1287是一個數據采集組件包含以下功能塊：

1.12位逐次逼近電容式A/D轉換器

2.模擬多路復用器

3.采樣和保持（S/H）

4.同步、半雙工串行接口

5.控制和定時邏輯

數字化考慮

串行接口

LTC1287與微處理器和通過同步、半雙工的其他外部電路，三線串行接口（見操作順序）。這個時鐘（CLK）使數據傳輸與每個位同步在下降的時鐘邊緣傳輸。LTC1287不需要配置輸入字，并且沒有DIN別針。它被永久性地配置為具有單個差分輸入并在單極模式下運行。一個墜落的CS啟動數據傳輸。第一個CLK脈沖啟用DOUT。在一個空位之后，A/D轉換結果輸出到一個MSB第一個序列后跟LSB 第一個序列的DOUT行。使用半雙工串行接口DOUT數據來自當前轉換。這提供了簡單的接口到MSB或LSB第一個串行端口。帶來CS high重置LTC1287，以便進行下一次數據交換。

邏輯電平

此供應范圍的邏輯電平標準沒有定義明確。現有的標準不是普遍接受。邏輯輸入上的觸發點LTC1287為0.28×VCC。這使得邏輯輸入兼容HC類型級別和處理器

規定為3.3V。輸出DOUT也與以上標準。以下總結如下水平。

VOH（空載）VCC–0.1V

體積（空載）0.1V

VOH 0.9×VCC

體積0.1×VCC

VIH 0.7×VCC

VIL 0.2×VCC

LTC1287可以用5V邏輯驅動，即使VCC電壓為3.3V。這是由于一個獨特的輸入保護裝置可以在LTC1287上找到。

微處理器接口

LTC1287可以直接（無需外部硬件）連接到最流行的微處理器（MPU）同步串行格式。如果沒有串行接口的微處理器使用，則MPU的三條并行端口線可以編程以形成LTC1287的串行鏈路。很多流行的MPU可以用3V供電。為示例MC68HC11是一個串行格式的MPU

（SPI）。同樣的，具有8051類型的并行微處理器架構也能在這個電壓下工作范圍。這些處理器的代碼保持不變可在LTC1292數據表中找到。

共享串行接口

LTC1287可以共享同一個雙線串行接口其他外圍組件或其他LTC1287（圖2）。在這種情況下，CS信號決定LTC1287正在由微處理器處理

模擬考慮因素

接地

LTC1287應與模擬接地層一起使用以及單點接地技術。不要使用電線包裝技術來測試和評估設備。要獲得最佳性能，請使用PC板。這個接地針腳（針腳4）應直接連接到地面具有最小引線長度的平面（低剖面插座很好）。插腳7（VCC）應繞過接地層22μF（最小值）鉭，引線短盡可能靠近銷。0.1μF陶瓷盤也應與22μF，并再次使用盡可能短和近的導線盡可能的交給VCC。圖3顯示了一個理想的例子LTC1287雙面板的接地平面設計。的當然，這么多的地面飛機并不總是可能的，但是用戶應該努力接近這個理想可能。

旁路

為了獲得良好的性能，VCC必須沒有噪音和漣漪。有關VCC電壓的任何變化在轉換周期內接地可能會導致錯誤或輸出代碼中有噪音。VCC噪聲和紋波可以保持通過將VCC引腳直接旁路至具有至少22μF鉭電容器的模擬平面盡可能短的引線。來自VCC電源的設備也應保持在最低限度VCC電源的輸出阻抗應該很低

例如從電壓調節器（如LT1117）獲得。對于高頻旁路，放置0.1μF陶瓷盤建議與22μF同時使用。又是線索應該保持在最低限度。使用電池為LTC1287將有助于減少旁路電容量VCC引腳上需要。電池放在靠近設備只需10μF即可充分繞過電源引腳。圖4顯示了不良VCC旁路的影響。圖5顯示了LT1117低壓差的沉降帶有22μF旁路電容器的調節器。噪音和紋波保持在0.5mV左右。圖6顯示了響應帶有10μF旁路電容器的鋰電池。這個噪聲和紋波控制在0.5mV以下。

模擬輸入

因為電容再分配A/D轉換所使用的技術，LTC1287的模擬輸入

電容開關輸入電流峰值。這些電流尖峰會很快解決，不會造成問題。如果大使用源電阻，或者如果運算放大器緩慢穩定驅動輸入，注意確保引起的瞬態在電流峰值完全穩定之前轉換開始。

源電阻

LTC1287的模擬輸入看起來像100pF電容器（CIN）與1.5k電阻器（RON）串聯。這個RON值適用于VCC=2.7V，電源電壓更大羅恩會被削弱。例如，在VCC=2.7V和V-=-2.7V，RON變為500Ω。CIN在（+）和（–）在每個轉換周期中輸入一次。大的外部源電阻和電容會減慢速度輸入的設置。重要的是整個RC時間常數足夠短以允許模擬輸入在允許的時間內完全安定下來。

“+”輸入設置輸入電容器在取樣階段（tSMPL，見圖8a、8b和8c）。這個采樣周期可短至tWHCS+0.5 CLK周期或只要tWHCS+1.5 CLK循環后再轉換開始。這種變化取決于CS的相對位置給CLK。“+”輸入上的電壓必須完全穩定在樣本期內。最小化RSOURCE+和C1會縮短沉降時間。如果輸入源大“+”ATIO應用程序必須使用電阻，可以增加采樣時間使用較慢的CLK頻率。用最小值可能的采樣時間為6.0μs，RSOURCE+<4.0k和C1<20pF將提供足夠的沉降時間。“–”輸入設置在采樣階段結束時，輸入電容器切換輸入“–”并開始轉換（參見圖8a，8b和8c）。在轉換過程中，“+”輸入電壓為

有效地“持有”了樣品，并不會影響轉換結果。關鍵是“–”輸入電壓在第一次CLK期間，沒有噪音并完全穩定下來轉換周期。最小化資源-指揮與控制將縮短沉降時間。如果輸入源電阻過大必須使用的時間可以通過使用較慢的CLK頻率。在最大時鐘頻率500kHz時，RSOURCE–<200Ω和C2<20pF將提供足夠的解決。

輸入運算放大器

當用運算放大器驅動模擬輸入時重要的是運算放大器在允許的時間內穩定下來（見圖8a、8b和8c）。再次輸入“+”和“–”采樣時間可如上所述延長至適應較慢的運算放大器。單電源低電壓應用可進行LT1797和LT1677即使在最小沉降窗口6μs（“+”輸入）和2μs（“–”輸入）發生在最大時鐘頻率（CLK=500kHz）。圖9和圖10顯示適當和較差的運算放大器設置的例子。這個LT1077、LT1078或LT1079可用于減少功耗。在輸出端放置RC網絡的運算放大器將改善沉降響應，并且降低寬帶噪聲。

RC輸入濾波

可以用RC網絡過濾輸入如圖11所示。對于較大的CF值（例如1μF），則電容輸入開關電流被平均到一個網絡中直流電流。濾波器應選用小電阻和大電容器，以防止直流電壓降過電阻器。直流電流的大小約為IDC=100pF×VIN/tCYC，與VIN大致成比例。以33μs的最小周期時間運行，輸入在VIN=2.5V時，電流等于7.6μA8Ω將導致0.1LSB滿標度誤差。如果一個大過濾器必須使用電阻，可以通過增加電阻來減少誤差典型性能所示的循環時間最大濾波電阻與周期的特性曲線時間。

輸入漏電流

輸入漏電流也會在源阻力太大了。例如，最大輸入流經A的1μA（85°C時）的泄漏規格源電阻1k會導致1mV的電壓降或1.6LSB，VREF=2.5V。這個誤差會很大在較低溫度下減少，因為泄漏減少快速（見典型性能特性曲線輸入通道泄漏電流與溫度）。

抽樣保留

單端輸入

LTC1287提供了一個內置的采樣和保持（S&amp;H）單通道中采集信號的+IN輸入功能結束模式（引腳接地）。取樣和保存允許LTC1287轉換快速變化的信號（請參閱S&amp;H典型性能特性曲線采集時間與源電阻）。輸入電壓在tSMPL時間內采樣，如圖8所示。這個采樣間隔從CS上升沿開始并持續直到CLK的下降沿才轉換開始。在這個下降沿，S&amp;H進入貨艙模式，轉換開始。

差分輸入

有了差分輸入，a/D不再轉換單個但是轉換兩個電壓之間的差。對+IN引腳上的電壓進行采樣并保持快速時變。輸入引腳上的電壓必須保持恒定，始終沒有噪音和波紋轉換時間。否則就是差分運算不會準確地完成。轉換時間為12clk周期。因此，在此間隔可能會導致轉換錯誤。對于正弦曲線輸入端的電壓此錯誤為：

其中f（–IN）是–IN輸入電壓的頻率，VPEAK是其峰值振幅，fCLK是克萊克。通常情況下，錯誤并不重要。對于60Hz輸入端的信號產生0.25LSB的誤差（150μV）當轉換器以CLK=500kHz運行時，其峰值必須是16mV。重新安排上述內容方程，最大正弦信號數字化到給定精度的公式如下：

對于0.25LSB誤差（150μV），最大輸入正弦曲線2.5V峰值振幅可數字化為0.4Hz。

參考輸入

LTC1287參考輸入端的電壓確定A/D轉換器的電壓范圍。這個由于開關電容轉換技術，參考輸入具有瞬態電容開關電流（見圖12）。在轉換（每個CLK周期）電容電流尖峰將由A/D在參考引腳上生成電流尖峰很快穩定，不會引起問題。如果慢沉降電路用于驅動參考輸入，注意確保瞬態由于這些電流尖峰在轉換的每一位測試。

圖13和14顯示了適當和沉降差。使用較慢的CLK將允許更多的時間以供參考結算。即使在最高時鐘500kHz的速率大多數參考和運算放大器可以使其在2μs位時間內沉降。例如帶有4.7μF旁路電容器的LT1790將沉降充分。

簡化參考操作

通過減小轉換器的輸入量程，可以提高LTC1287的有效分辨率。LTC1287在以下范圍內表現出良好的線性參考電壓（見線性與基準變化的典型性能特性曲線電壓）。在低速運行時必須小心由于減小的LSB步長和由此產生的更高精度要求轉換器。偏移和噪聲是必須考慮的因素在低VREF值下運行時考慮。減小VREF的偏移量LTC1287的偏移對當A/D操作時的輸出代碼參考電壓。偏移量（通常是固定的電壓）成為LSB的較大部分降低了最低有效位。未調整偏移誤差與參考值的典型性能特性曲線電壓顯示LSB中的偏移量與參考值的關系VOS典型值的電壓。例如0.1mV，即0.2LSB，參考電壓為2.5V0.4LSB，參考值為1.25。如果此偏移量不可接受，可由接收系統進行數字校正或者偏移LTC1287的輸入。

降低VREF的噪聲

LTC1287的總輸入參考噪聲可以是使用地平面，良好的旁路，良好的布局技術以及最小化參考輸入的噪聲。這個噪聲在2.5V參考輸入下是微不足道的，但是成為LSB的一個更大的部分作為LSB的大小減少了。典型的性能特征噪聲誤差與參考電壓的關系曲線顯示200μV噪聲的LSB貢獻。在2.5V參考電壓下運行時，200μV噪聲為峰間只有0.32LSB。這里是LTC1287噪音幾乎不會對產出造成不確定性代碼。對于減少的參考，噪聲可能變成LSB的重要部分，并導致不良反應輸出代碼抖動。例如，1.25伏參考，該200μV噪聲峰間為0.64LSB。這將減小輸入電壓的范圍用0.64LSB可獲得穩定的輸出碼。現在可能需要平均讀數。這些噪音數據是在一個非常干凈的測試夾具中采集的。任何設置引起的噪聲（VCC、VREF上的噪聲或波紋或VIN）會增加內部噪音。越低的參考電壓越高有一個無噪音的設置。

過電壓保護

向LTC1287的模擬輸入信號超過正電源或低于地面將降低A/D的精度并可能造成損壞設備。例如，如果在通電之前，信號被應用于模擬輸入適用于LTC1287。另一個例子是輸入從價值更大的不同供應源操作而不是LTC1287。這些情況應通過適當的供應順序或使用進行預防限制輸入的外部電路來源。有兩種保護輸入的方法。在圖15從VCC和GND輸入端的二極管夾被使用。第二種方法是在串聯模擬輸入電流限制。限制每個通道的電流為15mA。輸入can的+接受1k的電阻值，但是–IN輸入不能當時鐘處于最大值時，接受超過200Ω時鐘頻率為500kHz。如果LTC1287的時鐘在最大時鐘頻率和200Ω是不夠的電流限制輸入源然后是鉗位二極管建議使用（圖16和17）。原因電阻值的限制是MSB位測試受放置在–IN處的電阻值的影響輸入（參見關于模擬輸入和典型最大CLK性能特性曲線頻率與源電阻）。如果VCC和VREF沒有連接在一起，那么VCC應該先打開，再打開VREF。如果這個序列不能met，建議將二極管從VREF連接到VCC（見圖18）。因為獨特的輸入保護結構用于數字輸入引腳，這些引腳上的信號電平可以在不損壞設備的情況下超過設備VCC。

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