串行数据转换器接口知识问答

束(EOC) 发出的指示信号。还要保证EOC信号极性正确，以免ADC在转换进程中会产生中断。如果微处 理器对中断不响应，你应该检查软件中断的设置。

另外，如果转换器寻址不对，检查一下串行时钟序列(SCLK)的状态也是很有必要的。正 如 前面的讨论所述，有些DAC和ADC在连续时钟作用下，工作不正常。除此以外，还有些DAC和A DC要求SCLK在某一指定状态总得有一个闲音(idles)。

问：我现在已经发现了我的软件中的问题和一些解决方法，使问题有所改善。当改变输 入电压时，ADC输出的数据也发生变化，但是转换结果好像不可识别，这是怎么回事?

答：可能产生的误差源仍然很多。ADC的转换结果或者直接用二进制数据形式表示，或者 用2的补码形式表示(BCD码用得不太多)。为了使微处理器接受合适的数据格式，应该检查它 的配置。如果微处理器的配置不能直接接受2的补码，你应该将转换数据与100…00二进制数 进行异或操作，将其转换成二进制数。

通常利用串行时钟的前沿(上升或下降沿)选通ADC的数据输出并且进入数据总线。然后 利用时钟的后沿使数据进入微处理器。应该保证微处理器与ADC在同一转换条件下正常工作 ，保证所有准备时间和保持时间都满足要求。如果串行ADC的转换结果恰好是期望值的一半 或二 倍时，这是一个告警信号，它说明这个数字结果(尤其是MSB)是由于受错误的时钟边沿作用 。同样一个问题，对于串行DAC则表现为其输出电压恰好为期望值的一半或二倍。

驱动转换器的数字信号应该干净。过冲或欠冲除对器件可能引起长期损坏以外，还能产 生转换误差和通信误差。图108示出了用来驱动单电源转换器的时钟输入 具 有很大过冲的尖脉冲信号。在这种情况下，时钟输入驱动PNP晶体管的基极。按照惯例，将 器件的P型衬底内部连接到最负的电位，这里为地。在SCLK线上大于地电位以下03V的幅度 完 全能使N型晶体管的基极和P型衬底之间的寄生二极管开始导通。如果经常出现这种情况，而 且作用时间很长，可能会导致器件损坏。

图108 过冲或欠冲波形及其损坏器件的机理

如果作用时间很短，虽然不会损坏器件，但是会增强器件中通常不起作用的衬底对其它 晶体管的影响，从而导致将每个作用脉冲检测为多个时钟脉冲。这种脉冲抖动对串行式转换 器影响很厉害，而对并行式转换器则差一些。因为读周期和写周期通常都取决于所施加的 第一 个脉冲，而后边的脉冲无关紧要。但是，如果在转换期间出现这种干扰信号，无论是串行还 是并行式转换器都要受到噪声的影响。

图109示出了如何很容易地减小过冲。在出现问

图109 用来减小过冲的低通滤波器

题的数字输入信号线上串联一个小电阻。这个电阻与数字输入端的寄生电容 C par 结合起来可构成一个低通滤波器，从而可 以消除接受信号的任何振荡。一般推荐使用50Ω的电阻，但是做一些实验可能是必要的。如 果数字输入端的内部电容不够大，还可在这个输入端加一个外接电容。这时实验是必要的， 但开始最好选10pF左右的电容。

问：你已经谈到时钟信号过冲会使转换器的噪声恶化。从接口技术的角度来看，是否有 其它方法来改善其信噪比?

答：因为你的系统在混合信号(模拟与数字)环境下工作，所以接地方法至关重要。你可 能知道，因为数字电路是一种噪声源，所以模拟地与数字地应该分开，只在一点会合。这种 接地方法通常只用在电源上。实际上，如果模拟器件和数字器件共用一个电源，例如+5V或+ 33V单电源系统，只有连接模拟地与数字地才能在电源返回，别无选择。具体数据转换器 的 产品说明可能指导你对器件的AGND脚和DGND脚如何连接。如果在两点接地，那么应该如何避 免产生接地环路呢?

图1010示出了解决这种困境的方法。关键在于数据转换器的引脚中标记的AGND和DGND 脚 都是相对转换器的部件而言的，用来与其它引脚连接。数据转换器作为一个整体，应该按模 拟器件来处 理。所以将AGND和DGND脚连接到一起后，应该用一根线接到系统的模拟地。如果真的这样做 ，会使转换器的数字电流流入模拟接地平面，但这样要比通常把转换器的DGND脚接到噪声数 字接地平面带来的危害要小。这个例子还示出了一个接数字地的数字缓冲器，用来使转换 器的串行数据引脚与有噪声的串行数据总线相隔离。如果数据转换器的引脚与微处理器的引 脚直接相连，那么可以不用这种缓冲器。

图1010还示出了如何处理混合信号系统单电源

供电这样一个越来越引人关注的普遍性问题。正如接

图1010 模拟地与数字地的接线方法
地一样，我们将电路中的模拟部分与数字部分的电源线(最好是电源平面)分开。我们将 数据转换器的数字电源按模拟电源处理。但是有时候将模拟电源引脚与数字电源引脚用一种 电感的方式隔离起来是很必要的。请注意，转换器的两个电源引脚都应分别接去耦电容器。 具 体产品说明将推荐选用合适的电容器，但好的经验规则是01μF。如果空间允许，每个器 件都应接一个10μF电容器。