对ADC功能的要求
　　设想你曾希望多路ADC实现：多个高速吞吐率的通道、单端或差分输入或二者都有、单极和双极输入、多个输入量程。所有这些就是指ADC应具有一些能力：运行中可配置、自动扫描所有通道或自动编程、运行高至16个地址和配置序列,但这只是LTC1851强大功能中的一部分。如果你正设法改变你的输入信号来适合你所选的ADC,那么,Linear的ADC可以适合你的输入信号而无须对它做任何改变。

　　LTC1851有一个8通道的输入复用器（MUX）,一个可编程的采样保持放大器和一个内部参考电压放大器。这个12位、1.25Msps的ADC由单5V供电,功耗只有25mW。该器件有NAP和SLEEP关机模式,以及良好的DC和AC特性。图1是LTC1851的内部基本结构图,图中指出了每个功能块和控制信号的通路。LTC1851有六个可配置控制位（CDIFF、A2、A1、A0、UNI/BIP和PGA）,以及三种工作模式,这都为设计提供了更大的灵活性。

输入复用器可接受单端或差分输入
　　单端输入信号可以被LTC1851接受。LTC1851的输入可以配置成8个相对于公共引脚（COM）的单端输入。COM引脚可以连接到地或相对地的负端输入。LTC1851同样也可以接受差分信号的输入。8个通道可以配置成4对差分信号对（通道0与通道1一对,通道2与通道3一对,等等）。两种模式的选择也很容易,只须将DIFF引脚接地或接电源。此外,即使LTC1851以全转换速率运行,DIFF位也可以在转换中更改,并以每个通道的各自精度高效地重配置MUX。图2解释了这种配置方法。DIFF引脚接低电平就可以获得8个单端输入;DIFF引脚接高电平就可以获得4对差分输入。通过改变每个转换通道对应的DIFF位和MUX地址,可以获得任何希望的单端输入和差分输入的组合。

　　MUX的地址输入（A2、A1、A0）选择“正”输入端。在单端输入的情况下,COM引脚将总是“负”输入端;在差分信号的情况下,“负”输入端将是差分对的另一个输入。应注意这两种方法允许任何差分信号对的输入是“正”输入,也允许用户选择极性。表1概括说明了MUX地址输入选择的方法。不管输入MUX的配置如何,ADC的输入总是差分的,也就是两个输入端被同时采样,任何两个输入端的共模噪声或共模信号都将被抵消。

可编程采样保持和参考电压放大器提供了多个不同的输入量程
　　LTC1851的灵活性也体现在输入量程有很宽的选择。采样保持放大器可以有单极或双极输入,以及两种放大增益的选择,并且是全部可编程的。参考电压放大器虽然在严格意义上讲不是可编程的,但也提供了三个复用引脚用于连接内部参考电压源和两个外部参考电压源。

　　采样保持放大器和参考电压放大器通过内部参考电压源提供了10种不同的输入量程（单极为：0～1.024V、0～1.25V、0～2.048V、0～2.5V和0～4.096V;双极为：±0.512V、±0.625V、±1.024V、±1.25V和±2.048V）,通过外部参考电压源还可以提供无限的虚拟量程。输入范围是通过编程采样保持放大器以决定相对于满量程参考电压源（REFCOMP）的输入量程（SPAN）来进行设置的,然后配置合适的参考电压源来决定REFCOMP的值。

编程采样保持放大器的单极/双极模式和增益
　　LTC1851的采样保持电路可以选择单极或双极输入,以及增益值是1还是2。当UNI/BIP引脚是低电平时,选择输入范围为0～SPAN（满量程）的单极输入模式;当/BIP引脚是高电平时,选择输入范围为±SPAN/2的双极输入模式。也应该注意到,在双极模式中,输入信号的幅度必须在供电干线电压之间,不允许高于VDD或低于地电平。双极信号的“负”输入端应该连接到共模参考电压（通常为电源的中间值或中间参考电压）上,“正”输入端的信号幅度应在相对于共模参考电压的±SPAN/2的范围内。PGA位用于选择采样保持放大器的增益,并决定相对于满量程参考电压REFCOMP的输入量程SPAN的值。如果PGA引脚接高电平,SPAN的值与REFCOMP的值相等（增益为1）;如果PGA引脚接低电平,SPAN的值将等于REFCOMP/2的值（增益为2）。通过用2个二进制控制位,用户可以选择相对于REFCOMP值的四种输入量程的一种：0～REFCOMP,±REFCOMP/2,0～REFCOMP/2和±REFCOMP/4。表2说明了LTC1851的这种量程选择关系。很重要的一点是,象输入MUX一样,采样保持放大器的状态也可以在转换过程中改变,即使LTC1851正以1.25Msps的全速率在工作。

设置满量程参考电压
　　通过给REFCOMP引脚加不同的电压,就可以设置满量程参考电压。LTC1851也给用户提供了很多种选择。它有3个复用引脚用于选择REFCOMP,以及两个额外的选项用于选择外部参考电压或DAC的输入。LTC1851片内的参考电压电路包括2.5V的参考电压源和带有增益为1.6384的可精密微调的参考电压缓冲。REFOUT引脚是片内2.5V参考电压源的输出;REFIN是参考电压缓冲的输入,也可以作为控制引脚来选择参考电压缓冲的工作模式,REFCOMP引脚是参考电压缓冲的输出。如果用1V到2.6V间的电压驱动REFIN,参考电压缓冲将在REFCOMP引脚输出1.6384·REFIN的电压。REFIN引脚可以连接到REFOUT引脚上,用内部参考电压产生4.096V的REFCOMP参考电压,REFIN引脚也可以用外部参考电压或DAC驱动。如果REFIN引脚接高电平,参考电压缓冲将被禁用,而REFCOMP可以直接被驱动。在这种模式下,REFCOMP引脚可以连接到REFOUT引脚上,通过内部参考电压产生2.5V的参考电压;或者,REFCOMP引脚直接由外部参考电压或DAC驱动。如果REFIN引脚接低电平,参考电压缓冲的输入将切换为REFOUT/2,这将通过内部参考电压在REFCOMP引脚上产生2.048V的参考电压。图3解释了这5种参考电压的产生模式。

　　LTC1851的内部参考电压源,参考电压缓冲和增益以及输入的满量程都是可独立微调的。这种方法保证了转换的精确性,而不管参考电压的配置方式如何。

输出字中自动包含地址和数据格式的切换信息
　　每次转换结束时,LTC1851输出一个16位的并行字,它包括12位的数据字（D11-D0）和4位MUX的地址（DIFF输出、A2输出、A1输出、A0输出）。这种数据格式使用户可以直接得到转换的结果、输入的配置（单端或差分输入）,以及被采样的输入MUX的地址（参见图4）。12位输出数据可以根据转换开始时的VNI/BIP位的值自动改变为相应的格式。如果转换开始时,UNI/BIP位是低电平,指示是单极性输入、12位数据是二进制格式。如果UNI/BIP 位是高电平,指示是双极性输入、12位数据是2的补码形式。在通常的转换周期中,RD作为输出使能控制。当RD引脚为低电平时,使能16位输出;当RD引脚是高电平时,输出处于三态状态。所有的16位数据输出和BUSY信号工作在独立的一组OVDD和OGND供电范围内,并且很容易与3V逻辑接口。表3概括了输出数据的格式。

手动、半自动和全自动操作
　　LTC1851的最大灵活性就是用户可以尽可能地利用它的每一项功能。它易于使用,即使在最简单的应用中也能够有足够的能力去处理交给它的几乎所有的事。LTC1851提供了三种不同的工作模式来完成转换工作,这三种模式是：纯手动、半自动和全自动模式。

手动设置一次后不需设置或每次转换时都重新配置
　　有时,MUX并不需要特别的可编程能力,它仅仅作为一个复用器工作而已。在直接寻址模式中（参见图5）,LTC1851很容易设置成所有的通道都具有单一输入范围的多至8×1或4×2的复用器。

　　DIFF、UNI/BIP和PGA引脚可以接高电平或低电平,通过在A2、A1和A0输入引脚上发出需要的地址以选择要转换的通道。UNI的上升沿可用于锁存这6个引脚上的数据;UNI也可以接低电平,使这些引脚始终是使能的（在这种情况下,UNI的下降沿将锁存数据,直到转换结束）。如果应用中有很少的读写操作,在直接寻址模式中仍然可以通过驱动DIFF、VNI/BIP、和PGA引脚以及地址输入引脚来利用LTC1851的可编程能力。

　　实际上,可以在以1.25Msps的全转换速率转换过程中改变所有六个配置控制引脚（DIFF、A2、A1、A0、UNI/BIP和PGA）的值。此外,WR作为输入使能引脚,当为低电平时,使能6个配置控制引脚,并在上升沿时锁存它们。

同时扫描所有通道
　　将多个传感器连接到一个复用器和一个ADC上,连续地转换每个通道是很普遍的。MUX的地址必须在每次转换时都被更新,这常常需要一个处理器或外部计数器来跟踪和增加地址。LTC1851的扫描模式（参见图6）解决了这个问题。它是通过将一系列CONVST脉冲处理成所需要的地址的方式来实现的。DIFF、UNI/BIP和PGA引脚功能与在直接寻址模式中的一样（UNI低时使能,WR的上升沿锁存）,但地址引脚的输入将被忽略。从地址000（在M0的任一个边沿处复位为000）处开始,逐步遍历每一个通道。计数器将根据DIFF引脚的状态智能地调整步进的大小。如果DIFF引脚为低电平,它的步进地址增1,遍历8个单端通道（CHO-COM、CH1-COM、CH2-COM、CH3-COM、......、CH7-COM,重复进行）。每个通道的吞吐率为1.25Msps/8或156.25kHz。如果DIFF引脚为高电平,它将步进地址增2,遍历4个差分对通道（CH0-CH1、CH2-CH3、CH4-CH5、CH6-CH7,重复进行）。此时,每个差分信号对的吞吐率是1.25Msps/4或312.5kHz。在转换过程中,通过改变DIFF引脚的状态来改变内部计数器的步进大小也是可以的。例如：如果AO的输出被连接到了DIFF引脚,LTC1851将连续转换如下四个单端输入和两个差分对组成的序列：CHO-COM,CH1-COM,CH2-CH3,CH4-COM,CH5-COM,CH6-CH7,重复进行。为了使DIFF引脚的状态改变能被识别出来,必须保持或与时钟同步为低电平。4位MUX地址被包含在每次转换结果的16位数据输出中,这提供了一种很简单的方法使转换结果和它所代表的通道同步。

全自动可编程定序器解决了最难的问题
　　让我们看两个问题,从中我们将发现LTC1851功能中的一些亮点。首先,想像如下的一组将被连续扫描的输入信号,输入A：0～4.096V、输入B：0～2.043V、输入C：±2.048V（振幅的绝对值为2.5V）、输入D：±1.024V是真正的差分输入信号,其共模输入为2V（每个输入的振幅在1.488V和2.512V之间）、输入E：1～3.048V。我们可以使用直接寻址模式,但也需要在每次转换时不断地发出地址和配置数据。也可以使用扫描模式去处理地址,但它却不适合任何上面的扫描类型,而且仍然不得不使用处理器来驱动UNI/BIP和PGA引脚去开关采样保持放大器。

　　另一个问题也很普遍。假如有8个单端输入通道,但其中的一个通道需要比其他7个通道的采样速率（例如50kHz）更快的采样速率（例如500kHz）。我们可以使用直接寻址模式,但也不得不连续地发出同样类型的地址;也可以使用扫描模式,但却要对每一个通道均分吞吐量,将它们限制在了156.2kHz,对于快速采样通道这还不够快。

　　解决这两个问题的答案就是使用LTC1851的定序器模式。在这种模式下,所有6个配置控制位的控制由可编程定序器来完成。定序器有16个位置的存储空间,使用户可以编程多至16个步进的重复类型,每个步进都有独立的MUX地址和配置。这对于配置MUX的任何单端输入或（和）差分输入、单极或（和）双极输入以及增益的任意组合是非常有用的。对于第一个问题,LTC1851可以很容易地编程去运行5个步骤的序列来连续、自动地读出所有5个传感器的信号。第一步读通道0,单端、单极、增益为1、量程为0～4.096V的输入信号A;第二步切换为通道1,增益为2、量程为0～2.048V的输入信号B;第三步将增益切换回1、MUX切换为差分输入、切换采样保持放大器为双极性、并切换通道2和通道3,输入量程为2.5V的输入信号C;第四步将增益切换为2,由通道4和通道5采样差分输入的输入信号D;第五步和最后一步使用通道6和通道7作为差分、单极性、增益为2、量程为1V的输入信号E。LTC1851然后周期重复上述的地址和配置,每个通道的吞吐量为1.25Msps/5或250kHz,并且不会超过CONVST串行脉冲的频率。

　　第二个问题对于定序器则更容易解决。通过编程定序器的地址仲裁类型,允许用户按需为每个通道分配吞吐量。如果通道0的吞吐量为625kHz,通道1至7的吞吐量为89.28kHz,可以很容易地按如下类型编程。CH0,CH1,CH0,CH2,CH0,CH3,CH0,CH4,CH0,CH5,CH0,CH6,CH0,CH7,重复进行。此外,LTC1851仅仅依靠串行脉冲来实现这种类型的运行,而在转换结果中包含有通道的标识。

写定序器
　　如何使用定序器呢？首先,必须存储LTC1851将要实现的转换序列。为了向定序器写,RD引脚必须接高电平,M0和WR引脚均接低电平（参见图7）。WR的第一个下降沿使能配置控制引脚的输入（DIFF、A2、A1、A0、UNI/BIP和PGA）。WR的上升沿锁存这些引脚的当前状态到定序器的位置0000,并将指针指向下一个位置。随后,WR的低脉冲将连续写16个位置,最后一个位置被写完之后,M0应该保持高电平,并且定序器将位置定位在位置0000,准备接受下一次操作。

读定序器
　　在许多应用中,在开始转换之前或在潜在的故障之后的转换恢复前,确认已经编程的序列的完整性是很重要的。LTC1851允许用户在运行前读回定序器中的所有内容,以确保编程的准确性。WR必须保持高电平,M0和RD引脚接低电平。RD的第一个下降沿将输出定序器第一个位置的内容,并且使能7个状态字输出引脚（S6～S0）。RD的下一个上升沿将使输出引脚进入高阻态,并将指针增加以指向定序器的下一个位置。随后,RD低脉冲将读回所有16个位置的内容并返回至位置0000,当前序列的最后一个位置将通过S0引脚上的逻辑“1”来指示。

运行定序器
　　到此时,编程的序列已经存储了,也作了检查,定序器就处于就绪状态了。M0引脚必须重新回到高电平,这将使指针复位到0000。LTC1851然后开始用存储在定序器第一个存储位置内的配置采样输入信号。CONVST的第一个下降沿采样输入信号,开始转换,并将指针增1,以使当转换完成时,LTC1851使用存储在定序器第0001个存储位置内的配置采样下一个输入信号。这个过程将重复进行,直到编程的最后一个存储位置,随后定序器将返回到0000的存储位置。定序器存储区的编程内容只要器件被持续正常供电,就会得到保持。这允许用户在任何三种模式之间切换（直接寻址模式、扫描模式和定序器模式）或进入或跳出NAP或SLEEP关闭模式,并保持存储的编程数据不丢失。用户可以运行编程序列,中断或直接控制MUX,或关掉转换器然后返回到已编程的序列。M1或M0的任何边沿将复位计数器或（和）指针,以使扫描模式总是在MUX的地址000开始,定序器总是在存储空间0000处开始。

结论
　　LTC1851可以实现你曾经希望多路复用ADC所要做的每一项功能。它有一个可编程的输入MUX和采样保持放大器,可以处理单端、差分、单极或双极性输入信号。它有灵活的参考电压源,可以提供三种内部参考电压和两个可选的外部参考电压。