最近，Linear Technology公司推出了世界上最精确、使用最简单的24位数字转换器LTC2400。凭借其片上振荡器、120dB线频抑制、用户透明的失调/满量校准、百分之十(ppm)总未调整误差和1.5 μ V(RMS)噪声，LTC2400已成为许多系统设计中的关键组成部分。LTC2400的易用性和高性能使其设计周期比其他得尔塔-西格马转换器更快，性能更好。

本文介绍LTC2408，该器件结合了高性能LTC2400 ADC核心和8通道输入多路复用器(见图1)。该器件具有许多独特的功能。单周期稳定特性简化了多路复用器连接和通道选择，而无需其他转换器所需的额外开销。该器件卓越的噪声性能消除了对可编程增益放大器(PGA)的需求。这允许各种电压水平的直接数字化。其10ppm的绝对精度确保了超过16位的最低性能。一种独特的调制器实现允许测量叠加在大直流电压上的微伏信号。广泛的传感器输入和电压水平可以同时应用于LTC2408。这些信号可以扩展到地下，高于V(CC)或介于两者之间的任何地方，具有相同的10ppm绝对精度。

单周期沉降确保无延迟

许多需要16位到24位分辨率的应用使用delta-sigma(得尔塔-西格马) adc。这些应用通常测量缓慢移动的信号，例如温度测量、称重、应变传感器、气体分析仪、电池监测电路和dvm中的信号。与传统adc相比，delta-sigma转换器架构的一个优势是片上数字滤波。对于上述低频应用，该滤波器设计用于抑制50Hz或60Hz的线路频率及其谐波。

在LTC2400发布之前，传统数字滤波器的一个缺点是数字滤波器的沉降时间。如果输入信号突然变化，则在接下来的3-4个转换周期内转换结果无效(见图2a)。这使得多路复用输入变得困难。LTC2400没有滤波器沉淀时间;因此，很容易复用(见图2b);在转换结果和应用的输入信号之间有一对一的对应关系。每个转换结果都独立于前一个转换结果。每个转换周期保持10ppm的总误差，即使在相邻通道上连续测量0V和5V的极端情况下也是如此。

不用可编程增益放大器(PGA)的优点

LTC2408卓越的噪声性能(1.5µV(RMS))对应于5V输入范围的21.6位有效分辨率。在不使用PGA的情况下，100mV范围内的低电平输入信号可以实现优于16位的有效分辨率。另一方面，在5V输入范围内，传统的得尔塔-西格马 adc比LTC2408噪声大得多。这些转换器需要内部pga，以改善低电平输入电压下的噪声性能。

与那些需要PGA的转换器相比，LTC2408具有几个显著的优势。LTC2408提供的一个优点是能够测量叠加在大直流电压(伏)上的小信号(微伏)。例如(见图3)，位于2V (2V至2.1V)上的100mV信号，其测量精度和噪声性能与位于地面(0V至0.1V)上的100mV信号相同。相反，可编程增益为50的ADC在5V参考电压下的输入范围为0V至0.1V(见图3)。它不能数字化任何大于100mV满量程的信号。

LTC2408提供的第二个优势是全尺寸精度。由于总未调整误差小于10ppm，因此在0V至5V范围内的任何输入电压的绝对精度都在10ppm或16位以内。另外，使用PGAs的器件表现出由内部元件匹配限制的全尺寸误差。用户承担着删除这些错误的重担。用户必须首先将系统的满量程电压施加到设备上，然后执行系统校准。

在常规得尔塔-西格马中使用PGA增加了复杂性。每个通道需要一个系统满量程和偏移校准。每个通道可能有不同的PGA增益和输入信号范围设置，对应于不同的偏移和满量程校准系数。这需要编程和维护配置/状态寄存器、增益/偏移寄存器和通道/ pga增益寄存器。LTC2408不需要任何寄存器。偏移量和全尺寸误差校正在每个转换周期中执行，并且对用户是透明的。

“微伏对伏特”

为了测量叠加在大信号(伏)上的小电平信号(微伏)，变换器必须具有极好的直流性能。该器件必须具有非常低的失调和满量程误差以及出色的线性性能，以便准确地数字化具有大固定直流电平的小信号。此外，偏置误差、满量程误差和线性误差的温度系数必须低。LTC2408的偏移误差小于1ppm，偏移漂移小于0.01ppm/°C(见图4a)。满量程误差小于4ppm，其漂移小于0.02ppm/°C(见图4b)。结合4ppm的积分非线性误差，LTC2408可以在微伏范围内一致地解析低电平信号，而不考虑固定的直流电平(在0V到V(REF)范围内)。

LTC2408的精度、噪声性能和温度稳定性使该转换器能够测量来自多个传感器的输入信号(见图5)。除了LTC2408能够测量从0到V(REF)的信号外，该器件还具有过量程/欠量程能力。即使V(REF)等于V(CC)，设备也可以测量地面以下100mV和V(REF)以上100mV的输入信号。

一个简单的4线SPI接口

与LTC2408的接口很简单。个人CS和CLK信号(见图6)可以用于ADC和多路复用器，也可以单独驱动，以允许对ADC和多路复用器进行单独控制。D(IN)串行编程以选择所需的输入通道;SDO是转换器的串行输出数据。D(IN)和SDO可以通过使用具有高阻抗输出状态的外部驱动器共享。由于LTC2408显示单周期沉降，因此没有与数字滤波器沉降时间相关的开销。在每次转换结束时，可以通过一个4位串行输入字选择一个新的通道，也可以通过不移入一个新的字来保持同一通道。在数据输出读取完成后的66ms内，可以选择一个新的输入通道。这66ms周期可用于允许输入信号稳定或在多路通道选择的时序上为用户提供灵活性。

结论

LTC2408是一种高精度无延迟得尔塔-西格马转换器，能够对各种输入信号进行数字化处理。其卓越的噪声性能允许传感器直接数字化。该设备可以测量一个通道上的微伏电压和另一个通道上的微伏电压，精度均为10ppm。LTC2408不需要用户校准或PGA，并且没有与输入多路复用器相关的开销。LTC2408卓越的精度，易用性和8个输入通道使其成为理想的多通道ADC，用于完整的系统监控。