一种新型16位模数转换电路的制作方法

1.本发明涉及模数转换电路技术领域，具体涉及一种新型16位模数转换电路。


背景技术：

2.模数转换器(analog
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to
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digital converter)简称adc，是一种将模拟信号转换成相应的数字信号的装置或器件。当今模拟电子技术及其器件日臻完善，数字技术、计算机软硬件更是日新月异，而模数转换技术作为模拟领域与数字领域进行信息交换的桥梁，在工程技术各个领域应用十分广泛，它使检测技术、智能仪器仪表、计算机测控技术等发生了更新换代的变化。
3.高速模数转换电路是采集通道的核心，也是影响数据采集系统速率和精度的主要因素。目前的实时信号处理机要求高速模数转换电路采样速率尽量靠近视频、中频甚至射频，以获取尽可能多的目标信息以。因而，高速模数转换电路的性能好坏直接影响整个信号处理系统指标的高低和性能好坏，从而使得对高速模数转换电路的设计方法及性能测试研究变得尤为重要。
4.在新能源汽车中，由于高密度的电路集成系统和智能控制系统，各模块的信号交互都离不开模数转换，高速模数转换电路的宏观性能，比如输入带宽、采样速率、最高信噪比、最高信噪失真比等性能，决定于所选用的高速模数转换芯片(以下简称高速adc)。但是高速模数转换电路实际能达到的性能却是由高速adc、adc的外围电路设计以及pcb的布板设计共同决定的。高速adc的一一个显著特点是模拟输入对噪声干扰的敏感性，精度越高、速度越高的adc越是如此。所以在高速模数转换电路设计中，需要牢牢把握的重点是对噪声干扰的尽量抑制。然而在高频的应用场合下要做到对噪声的很好抑制并不容易，需要综合考虑滤波、电路原理、电路布局和走线、电源去耦、接地等重要因素。所以，设计高性能的高速模数转换电路面临很大的挑战。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明公开了一种新型16位模数转换电路，用于防止某些短时间过压或大信号进入模数转换电路对adc芯片造成损坏。限制了输入电路中的高频噪声，并为模拟输入电路隔离采样/保持电路(s/h电路)转换时产生的噪声，增加数模转换的精度的和速率。。
6.本发明通过以下技术方案予以实现：
7.本发明公开一种新型16位模数转换电路，包括由二极管、bps开关、phi开关、电感和电容组成的模拟输入保护电路，所述模拟输入保护电路连接变压器耦合输入电路中的射频变压器t1，所述变压器耦合输入电路输入连接16位ltc2204数模转换器的vcm、ain 和ain
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管脚，所述ltc2204数模转换器的enc 和enc
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管脚连接由射频变压器、电感和电容组成的时钟输入电路。
8.更进一步的，所述模拟输入保护电路工作时，模拟电压由bps开关通过，并将输入
的模拟信号电压控制在0～5v之间。
9.更进一步的，所述模拟输入保护电路工作时，输入拟信号电压大于5v时，二极管被反向击穿，模拟信号电压经过二极管流出。
10.更进一步的，所述射频变压器t1为射频变压器etc1
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1t，所述射频变压器t1设有中间接触引脚，所述中间接触引脚连接ltc2204数模转换器的vcm引脚引入直流共模信号。
11.更进一步的，所述ltc2204数模转换器的模拟输入vcm引脚电压为1.25v,并连接大于2.2uf的电容旁路到地。
12.更进一步的，所述ltc2204数模转换器的模拟输入引脚ain 和ain
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均连接所述变压器耦合输入电路中的一阶低通滤波器。
13.更进一步的，所述时钟输入电路通过射频变压器将单端时钟转变成差分时钟。
14.更进一步的，所述差分时钟采用差分输入，将时钟信号交流耦合后通过射频变压器送至enc 和enc
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管脚。
15.更进一步的，所述ltc2204数模转换器通过时钟输入引脚连接所述钟输入电路，其内部自动通过电阻提供直流偏置。
16.更进一步的，所述时钟输入电路在板载晶振输出端口设置串阻，所述时钟输入电路设置有晶体滤波器。
17.本发明的有益效果为：
18.本发明采用差分输入对模拟输入信号的偶次谐波有较高的抑制性，并对共模信号、像地和电源噪声等的杂散信号也有较高的共模抑制度。同时设置模拟输入保护电路可防止某些短时间过压或大信号进入模数转换电路对adc芯片造成损坏。采用了在板载晶振输出端口添加串阻以减少振铃和控制反射，同时增加晶体滤波器使得各次谐波均得到了很好的控制，为高速adc正常工作提供了纯净的采样时钟。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是一种新型16位模数转换电路的模块图；
21.图2是一种新型16位模数转换电路的电路原理图；
22.图3是模拟输入保护电路的电路原理图；
23.图4是时钟输入电路的电路原理图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1
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4所示，本发明提供了一种新型16位模数转换电路，包括由二极管、bps
开关、phi开关、电感和电容组成的模拟输入保护电路，所述模拟输入保护电路连接变压器耦合输入电路中的射频变压器t1，所述变压器耦合输入电路输入连接16位ltc2204数模转换器的vcm、ain 和ain
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管脚，所述ltc2204数模转换器的enc 和enc
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管脚连接由射频变压器、电感和电容组成的时钟输入电路。
26.在一实施例中，模拟输入保护电路在模拟差分输入通道上均加入esd保护二极管，该电路为钳位保护电路，用来防止某些短时间过压或大信号进入模数转换电路对adc芯片造成损坏。模拟输入保护电路利用二极管的单向导通特性，将输入的模拟信号控制在0～5v之间。模拟输入保护电路工作时，模拟电压由bps开关通过，并将输入的模拟信号电压控制在0～5v之间，一旦输入的模拟信号量超过该范围，二极管就会被反向击穿，模拟电压经过二极管流出，从而保护模数转换电路。
27.在一实施例中，对ltc2204的时钟输入采用差分输入形式，且时钟信号以交流耦合方式通过射频变压器送至enc 和enc管脚。在时钟输入电路图中，同模拟输入信号
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样,时钟输入也采用射频变压器etc1
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1t来把单端时钟转变成差分时钟，以增强时钟电路对共模噪声源的免疫能力。ltc2204每一个时钟输入引脚被芯片内部自动通过6ks2电阻提供1.6v的直流偏置。
28.在一实施例中，时钟输入电路采用了在板载晶振输出端口添加串阻以减少振铃和控制反射，同时增加25mhz晶体滤波器的措施。用该措施处理过后的时钟电路，各次谐波均得到了很好的控制，为高速adc正常工作提供了纯净的采样时钟。
29.在一实施例中，变压器耦合输入电路采用变压器耦合输入方式,所用变压器是阻抗比为1:1的射频变压器etc1
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1t,这种变压器次级具有中间接触引脚，用以引入直流共模信号。该共模信号由ltc2204的vem引脚提供，为1.25v，需经过至少2.2uf的电容旁路到地。在ltc2204芯片的模拟输入引脚ain 、ain
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都加上了一阶低通滤波器，该设计有两方面的作用，一是限制了输入电路中的高频噪声，二是为模拟输入电路隔离采样/保持电路(s/h电路)转换时产生的噪声。
30.综上，本发明采用差分输入对模拟输入信号的偶次谐波有较高的抑制性，并对共模信号、像地和电源噪声等的杂散信号也有较高的共模抑制度。同时设置模拟输入保护电路可防止某些短时间过压或大信号进入模数转换电路对adc芯片造成损坏。采用了在板载晶振输出端口添加串阻以减少振铃和控制反射，同时增加晶体滤波器使得各次谐波均得到了很好的控制，为高速adc正常工作提供了纯净的采样时钟。
31.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。