概述

TMS320VC5402是TI公司的第五代DSP專門基于數(shù)字信號處理的低功耗的DSP芯片，工作頻率高達(dá)10ns，在數(shù)字信號處理中應(yīng)用廣泛。該芯片提供了2個(gè)MCBSP，既可以工作在SPI模式又可以工作在通用串口模式，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用靈活。MAX121是MAXIM公司推出的帶有專用DSP接口的14位具有片上T/H、低漂移、低噪聲、低功耗快速轉(zhuǎn)換的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，功耗只有210mW，轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.9 s，78dB的SIND，可以和TMS320系列DSP、ADSP系列和Motorola系列單片機(jī)進(jìn)行連接，設(shè)計(jì)簡單。

MAX121芯片介紹

MAX121工作參數(shù)

VDD對DGND 0.3～+6V；VSS對DGND 　 +0.3～ 7V；

AIN對AGND 15V；　　AGND對DGND 0.3V；

數(shù)字輸入對DGND（CS、CONVST、MODE、CLKIN、INVCLK、INVFRM）-0.3(Vdd+0.3V)；

數(shù)字輸出對DGND(SFRM、FSTRT、SCLK、SDATA)　+0.3(Vdd+0.3V)；強(qiáng)度超出上述極限參數(shù)可能導(dǎo)致器件的永久性損壞。這些參數(shù)只是極限參數(shù)，并不意味著在極限參數(shù)條件下，或者任何其它超出技術(shù)規(guī)范規(guī)定的工作條件下器件能有效工作。

MAX121的工作原理 如圖2，當(dāng)轉(zhuǎn)換開始時(shí)，緩沖器與AIN端斷開，對輸入信號采樣。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，緩沖器輸入端又連接到AIN端，而且保持電容跟蹤輸入電壓。無論何時(shí)，只要轉(zhuǎn)換沒有進(jìn)行，T/H就處于跟蹤模式。在轉(zhuǎn)換開始以后，保持模式啟動時(shí)間接近10ns(窗口延遲)。從一次轉(zhuǎn)換到下一次轉(zhuǎn)換延遲變化的典型時(shí)間為30ps(窗口抖動)。 [NextPage]
 
電路時(shí)鐘頻率

MAX121工作時(shí)需要一個(gè)與TTL、CMOS電平兼容的時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率的范圍從0.1～5.5MHz。為滿足2個(gè)時(shí)鐘周期400ns采集時(shí)間的要求，最大時(shí)鐘頻率限制在5MHz。由于內(nèi)部T/H電壓下降速率的限制，所有模式的時(shí)鐘頻率不應(yīng)低于0.1MHz。

輸出數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位串行數(shù)據(jù)流輸出，前14位為數(shù)據(jù)位(首先為MSB)，后2位為零。輸出數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式。在CLKIN的上升沿，數(shù)據(jù)在SDATA端同步輸出。輸出數(shù)據(jù)可用FSTRT或者SFRM輸出來分幀。要求每次轉(zhuǎn)換最少為18個(gè)時(shí)鐘周期，以獲得有效輸出。

高速接口設(shè)計(jì)及編程 

MAX121共有三種工作方式：

       1 ）由/CONVST控制轉(zhuǎn)換；

       2 ）/CS控制轉(zhuǎn)換；

       3 ）連續(xù)模式。

三種模式中第一種是用于和DSP以及其他微處理器連接，第二種用于多個(gè)器件組合應(yīng)用，第三種MAX121工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)下，應(yīng)用于數(shù)據(jù)的連續(xù)采樣。

在方式1中，有兩種時(shí)鐘提供方式，其一由CLKR提供時(shí)鐘。

但這種連接方式能提供的時(shí)鐘最大為3.2MHz，另外可由外部電路提供時(shí)鐘，最高可達(dá)系統(tǒng)的最大時(shí)鐘5.5MHz，實(shí)現(xiàn)高速連接，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際使用時(shí)選擇第二種連接方式。具體電路設(shè)計(jì)如 5所示。

CLKIN（14）外接一有源振蕩器，提供5MHz的時(shí)鐘；

MODE（16）接+5v電源，/CS接地：選擇工作模式；

/CONVST（13）接TMS320VC5402的XF引腳，由DSP的通過XF控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；

SCLK（12），F(xiàn)STRT（10），SDATA（11）分別和DSP的BLCKR0，BFSR0，BDR0連接’接收傳送時(shí)鐘，幀同步信號，數(shù)據(jù)。

CLKIN是MAX121的輸入時(shí)鐘，而SCLK使數(shù)據(jù)移位進(jìn)入處MAX121，CLKIN由外部時(shí)鐘振蕩器驅(qū)動（5MHz）。TMS320VC5402的XF引腳（通用I/O口）驅(qū)動MAX121輸入端為低，啟動一次轉(zhuǎn)換。TMS320VC5402的BCLKR0(接收時(shí)鐘)端配置為輸入，并由MAX121的SCLK輸出端驅(qū)動。MAX121的SDATA輸出端數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿改變狀態(tài)，而在時(shí)鐘下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存到TMS320VC5402的DR輸入端。這樣可提供1/2個(gè)時(shí)鐘周期，以滿DR輸入端所需要的數(shù)據(jù)建立和保持時(shí)間。MAX121 SCLK和SDATA之間的最大時(shí)滯在+25時(shí)為65ns，所以1/2個(gè)時(shí)鐘周期足以滿足要求的建立和保持時(shí)間.

MAX121的FSTRT輸出驅(qū)動TMS320VC5402的BFSR0輸入，以對數(shù)據(jù)分幀。FSTRT輸出的下降沿指示MSB已準(zhǔn)備好,可被鎖存。在下一個(gè)時(shí)鐘下降沿，MSB被鎖存在TMS320VC5402。使用這種接口，配置TMS320VC5402可接收16位，于是14位數(shù)據(jù)被時(shí)鐘同步移入DSP，同時(shí)跟隨兩位尾隨的0。

結(jié)論

該設(shè)計(jì)部論的硬件部分和軟件部分都已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并將其應(yīng)用到研發(fā)之中，與同類A/D比較，與DSP等有簡易的接口，應(yīng)用方便，而且有著較高的分辨率，實(shí)用性很強(qiáng)。