LMP92018：多功能模擬監(jiān)測與控制芯片的深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，一款功能強大且靈活的模擬監(jiān)測與控制芯片往往能為系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的便利。TI公司的LMP92018就是這樣一款值得關(guān)注的芯片，它集成了多種功能，適用于眾多模擬監(jiān)測和控制應(yīng)用。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

文件下載：LMP92018SQ/NOPB.pdf

一、LMP92018概述

LMP92018是一款完整的模擬監(jiān)測和控制電路，集成了八通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、四個10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、內(nèi)部參考、內(nèi)部溫度傳感器、12位GPIO端口和10MHz SPI接口。其靈活且功能豐富的特性，使其非常適合用于通信基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)監(jiān)測與控制以及工業(yè)監(jiān)測與控制等領(lǐng)域，例如基站功率放大器（PA）子系統(tǒng)。

二、主要特性

1. 模擬電壓監(jiān)測與轉(zhuǎn)換

• 8通道10位ADC：用戶可以使用10位ADC及其8通道輸入多路復(fù)用器監(jiān)測多達8個外部電壓。這些電壓通常由模擬傳感器、儀表放大器、電流檢測放大器或電阻分壓器產(chǎn)生。該ADC具有10位分辨率，無丟失碼，差分非線性（DNL）在 -0.9 到 +1 LSB 之間，積分非線性（INL）在 -1 到 1 LSB 之間，偏移誤差（OE）在 -2 到 +2 LSB 之間，增益誤差（GE）在 -2 到 2 LSB 之間。
• 4個10位DAC：四個相同的、可單獨編程的10位DAC塊可用于生成模擬電壓，用于控制外部電路的偏置條件、伺服位置等。DAC的分辨率為10位，具有良好的單調(diào)性，DNL在 -0.5 到 +0.5 LSB 之間，INL在 -2 到 +2 LSB 之間。

2. 電壓參考與溫度傳感器

• 電壓參考：用戶可以選擇啟用2.5V的內(nèi)部參考，用于ADC和/或DAC。內(nèi)部參考源還可以驅(qū)動外部負載，參考輸入范圍為2.5V到VDD，輸出電壓為2.5V，內(nèi)部參考容差為 -0.15% 到 0.15%，輸出溫度漂移為17 ppm/°C。
• 溫度傳感器：板載數(shù)字溫度傳感器可報告設(shè)備自身的溫度，溫度傳感器輸出存儲在內(nèi)部寄存器中，用戶可通過SPI接口讀取。其分辨率為0.0625°C，在 -40°C 到 +125°C 的溫度范圍內(nèi)，溫度誤差在 -2.5°C 到 +2.5°C 之間。

3. 12位通用I/O端口

GPIO端口可用于擴展微控制器的功能。該端口通過SPI接口可訪問內(nèi)部寄存器，每個位可單獨編程為輸入或輸出。其輸入高電壓（VIH）為 0.7 x VGPIO，輸入低電壓（VIL）為 0.3 x VGPIO，具有250mV的滯后。

4. SPI接口

微控制器通過流行的SPI接口與LMP92018通信，該接口提供對設(shè)備所有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制寄存器的完全訪問。

三、引腳描述與電氣特性

1. 引腳描述

LMP92018采用36引腳WQFN封裝，各引腳具有不同的功能。例如，VDD為電源軌，VGPIO為GPIO軌，VIO為SPI軌，GND為接地引腳，IN[7:0]為模擬輸入引腳，OUT[3:0]為模擬輸出引腳等。需要注意的是，這些設(shè)備的內(nèi)置ESD保護有限，在存儲或處理時應(yīng)將引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

2. 電氣特性

• 絕對最大額定值：VDD相對于GND的范圍為 -0.3V 到 6.0V，VIO和VGPIO相對于GND的范圍為 -0.3V 到 VDD，任意兩個引腳之間的電壓最大為6.0V，任何引腳的電流最大為5mA等。
• 工作條件：工作環(huán)境溫度范圍為 -40°C 到 125°C，VDD電壓范圍為4.75V到5.25V，VIO和VGPIO電壓范圍為1.8V到VDD，DAC輸出負載電容范圍為0nF到1nF。
• 電氣參數(shù)：ADC和DAC具有一系列電氣參數(shù)，如分辨率、線性度、誤差、噪聲等。例如，ADC的信號噪聲比（SINAD）在10kHz正弦波輸入時為58dB，總諧波失真（THD）在10kHz正弦波輸入且高達5次諧波時為 -69dB；DAC的滿量程輸出在不同條件下接近4.975V。

四、指令集

LMP92018支持一系列指令集，通過SPI接口進行配置和控制。以下是一些主要的指令：

1. 溫度傳感器配置

通過一個單比特TSS控制內(nèi)部溫度傳感器的工作模式，可設(shè)置為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（TSS = 1）或單次轉(zhuǎn)換模式（TSS = 0）。

2. 參考配置

通過3位序列CREF控制內(nèi)部參考的工作模式，可選擇不同的參考源組合，如AREF外部、DREF內(nèi)部等多種模式。

3. DAC配置

通過4位CDAC字設(shè)置相應(yīng)位來啟用或禁用各個DAC。

4. 更新所有DAC

可將所有4個DAC通道的輸出同時設(shè)置為對應(yīng)于10位DDATA代碼的相同電平。

5. 通用配置

通過設(shè)置內(nèi)部DRDY位來啟用或禁用DRDYB引腳指示新ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可用性的功能。

6. GPIO配置

通過12位CGPIO字設(shè)置相應(yīng)位來配置通用數(shù)字I/O端口的各個引腳為輸出或輸入。

7. 狀態(tài)查詢

通過SPI事務(wù)測試內(nèi)部位RDY，該位指示設(shè)備是否完成上電序列。

五、總結(jié)

LMP92018是一款功能強大、集成度高的模擬監(jiān)測與控制芯片，其豐富的功能和靈活的配置使其在多種應(yīng)用場景中具有很大的優(yōu)勢。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理利用其各項特性，同時注意其電氣特性和引腳要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在使用LMP92018的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享。