LMP92018是一個(gè)完整的模擬監(jiān)控與控制電路，集成了一個(gè)八通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、四個(gè)10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、一個(gè)內(nèi)部參考、一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器、一個(gè)12位GPIO端口和一個(gè)10MHz SPI接口。

ADC的八個(gè)通道可用于監(jiān)測(cè)軌道電壓、電流感應(yīng)放大器輸出、健康監(jiān)測(cè)或傳感器，而四個(gè)DAC則可用于控制功率放大器（PA）偏置點(diǎn)、控制執(zhí)行器、電位器等。
*附件：lmp92018.pdf

ADC和DAC都可以獨(dú)立使用內(nèi)部2.5V參考或外部參考，從而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上提供靈活性。

內(nèi)置的數(shù)字溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確（±2.5°C）局部溫度測(cè)量，其數(shù)值被記錄在用戶可訪問(wèn)的寄存器中。

LMP92018還包含一個(gè)12位GPIO端口，允許進(jìn)一步擴(kuò)展微控制器的資源，從而提供更大的靈活性，減少與微控制器的信號(hào)接口數(shù)量。

GPIO端口和兼容SPI接口均有獨(dú)立的供電引腳，使LMP92018能夠與低壓微控制器接口。

該LMP92018采用節(jié)省空間的36針WQFN封裝，適用于整個(gè)-30°C至+85°C溫度范圍。

特性

• 8個(gè)模擬電壓監(jiān)測(cè)通道
  • 10位ADC帶可編程輸入多路器
  • 內(nèi)部/外部參考
  • 在較低采樣率下能容忍高源阻抗
• 4個(gè)可編程模擬電壓輸出
  • 四個(gè)10位DAC
  • 內(nèi)部/外部參考
  • 硬盤(pán)負(fù)載最高可達(dá)1nF
• 電壓參考
  • 用戶可選擇源：外部或內(nèi)部
  • 內(nèi)部參考 2.5V
• 溫度傳感器
  • ±2.5°C 精度
• 12位GPIO端口
  • 每個(gè)位元都可以單獨(dú)編程
  • 用戶可選軌道
• SPI 兼容總線
  • 用戶可選軌道

參數(shù)

方框圖

LMP92018 是德州儀器（TI）推出的集成式模擬系統(tǒng)監(jiān)控與控制芯片，整合 8 通道 10 位 ADC、4 通道 10 位 DAC、溫度傳感器、12 位 GPIO 端口及 SPI 接口，支持內(nèi) / 外部參考電壓切換，適配通信基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)監(jiān)控與控制系統(tǒng)等場(chǎng)景，以高集成度、靈活配置和低功耗為核心優(yōu)勢(shì)。

一、芯片基礎(chǔ)信息與核心特性

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• 文檔與型號(hào) ：文檔編號(hào) SNAS514B，2011 年 11 月發(fā)布、2013 年 5 月修訂，采用 36 引腳 WQFN 封裝（6mm×6mm），底部帶熱焊盤(pán)（DAP）。
• 供電與溫度 ：主電源（VDD）4.75V-5.25V，GPIO 電源（VGPIO）和 SPI 電源（VIO）1.8V-VDD；工作溫度 - 30°C 至 85°C，存儲(chǔ)溫度 - 65°C 至 150°C。
• 封裝與散熱 ：熱焊盤(pán)需焊接至 PCB 接地平面，結(jié)到環(huán)境熱阻 25.2°C/W，結(jié)到殼熱阻 2.4°C/W，保障散熱效率。

2. 核心性能指標(biāo)

• ADC 性能 ：10 位分辨率，無(wú)失碼；DNL±1 LSB，INL±1 LSB；10kHz 輸入信號(hào)時(shí) SINAD 58 dB，THD-69 dB，SFDR 70 dBc；支持 8 通道模擬輸入，輸入范圍等于參考電壓（內(nèi)參考 2.5V）。
• DAC 性能 ：10 位分辨率，單調(diào)輸出；DNL±0.5 LSB，INL±2 LSB；滿量程誤差 ±0.4% FS，增益溫度漂移 1.4 ppm/°C；每通道可獨(dú)立使能 / 禁用，輸出驅(qū)動(dòng)能力支持最大 1nF 負(fù)載電容。
• 輔助功能 ：內(nèi)置溫度傳感器，精度 ±2.5°C，分辨率 0.0625°C；2.5V 內(nèi)部參考電壓，容差 ±0.15%，溫度漂移 17 ppm/°C；12 位 GPIO 端口，支持雙向配置，邏輯電平參考 VGPIO。
• 功耗優(yōu)化 ：轉(zhuǎn)換模式功耗 21 mW（VDD=5V），掉電模式功耗僅 50 μA；SPI 接口最高速率 10 MHz，適配高速通信需求。

二、關(guān)鍵功能模塊與工作原理

1. 核心功能模塊

• 模擬輸入監(jiān)控（ADC 子系統(tǒng)） ：
  • 8 通道模擬輸入（IN [7:0]），通過(guò)多路選擇器切換，支持高源阻抗輸入（低采樣率場(chǎng)景）。
  • 采樣與轉(zhuǎn)換由 SPI 時(shí)序控制，跟蹤時(shí)間（t_TRACK）和保持時(shí)間（t_HOLD）可通過(guò) SPI 時(shí)鐘配置，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 10 位無(wú)符號(hào)整數(shù)。
  • 參考電壓可選擇內(nèi)部 2.5V 或外部輸入（2.5V-VDD），輸入信號(hào)衰減比隨參考源自動(dòng)調(diào)整。
• 模擬輸出控制（DAC 子系統(tǒng)） ：
  • 4 通道電壓輸出（OUT [3:0]），基于電阻串架構(gòu)，輸出電壓與參考電壓和輸入碼值成正比。
  • 支持單通道獨(dú)立配置或 4 通道同步更新，禁用時(shí)輸出呈高阻態(tài)，輸入寄存器保持當(dāng)前值。
  • 參考電壓與 ADC 獨(dú)立選擇，內(nèi)部參考模式下輸出緩沖器自動(dòng)配置為 2 倍增益，外部參考模式為 1 倍增益。
• 輔助功能模塊 ：
  • 溫度傳感器：支持連續(xù)轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換模式，輸出 12 位有符號(hào)數(shù)據(jù)，可通過(guò) SPI 讀取。
  • 12 位 GPIO：每引腳可獨(dú)立配置為輸入 / 輸出，輸入電容 4 pF，輸出驅(qū)動(dòng)能力支持 200 μA-1.6 mA 電流。
  • 電壓參考：內(nèi)部 2.5V 參考可驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，最大輸出電流 1 mA，負(fù)載調(diào)整率 - 0.6%。

2. 工作原理

• 模擬信號(hào)經(jīng) ADC 通道采集后，通過(guò) SPI 接口上傳至控制器；控制器通過(guò) SPI 配置 DAC 輸出電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的模擬控制。
• 溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片溫度，GPIO 端口可擴(kuò)展數(shù)字輸入 / 輸出功能；內(nèi) / 外部參考電壓切換通過(guò)寄存器配置，適配不同精度和電壓范圍需求。
• SPI 接口采用 24 位幀格式（8 位命令 + 16 位數(shù)據(jù)），支持讀 / 寫(xiě)操作、多芯片級(jí)聯(lián)（菊花鏈模式），數(shù)據(jù)傳輸 MSB 優(yōu)先。

三、應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用

• 通信基礎(chǔ)設(shè)施 ：監(jiān)控電源軌電壓、電流檢測(cè)放大器輸出，控制功率放大器（PA）偏置點(diǎn)。
• 工業(yè)監(jiān)控與控制 ：采集傳感器信號(hào)（溫度、壓力等），驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、電位器等模擬負(fù)載。
• 系統(tǒng)健康監(jiān)控 ：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多通道模擬信號(hào)和芯片溫度，通過(guò) GPIO 輸出狀態(tài)指示或控制信號(hào)。

2. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

• 電源與接地 ：模擬地與數(shù)字地共地，各電源引腳就近并聯(lián) 0.1 μF 去耦電容；熱焊盤(pán)必須可靠接地，降低噪聲并提升散熱。
• 參考電壓配置 ：內(nèi)部參考電壓適合高精度場(chǎng)景，外部參考需保證電壓穩(wěn)定性（2.5V-VDD），避免干擾。
• 輸入 / 輸出匹配 ：ADC 輸入源阻抗建議低于 4kΩ，確保采樣精度；DAC 輸出負(fù)載電容不超過(guò) 1nF，避免影響輸出穩(wěn)定性。
• ESD 防護(hù) ：芯片內(nèi)置 ESD 保護(hù)有限（HBM 2500V、CDM 1500V），存儲(chǔ)和操作時(shí)需將引腳短接或置于導(dǎo)電泡沫中。

四、關(guān)鍵配置與操作要點(diǎn)

1. 核心功能配置

• 參考電壓選擇 ：通過(guò) CREF 寄存器配置 ADC 和 DAC 的參考源（內(nèi) / 外部獨(dú)立選擇），支持深度睡眠模式。
• ADC/DAC 配置 ：ADC 通過(guò) SPI 命令選擇采樣通道并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；DAC 可單通道更新或 4 通道同步更新，輸入碼值為 10 位無(wú)符號(hào)整數(shù)。
• 溫度傳感器配置 ：支持連續(xù)轉(zhuǎn)換（后臺(tái)運(yùn)行）和單次轉(zhuǎn)換（SPI 觸發(fā)），轉(zhuǎn)換時(shí)間約 25.85 ms，結(jié)果通過(guò) SPI 讀取。
• GPIO 配置 ：通過(guò) CGPIO 寄存器配置引腳方向（輸入 / 輸出），CGPO 寄存器設(shè)置輸出狀態(tài)，SGPI 寄存器讀取輸入狀態(tài)。

2. SPI 接口操作

• 通信格式 ：4 線 SPI 接口（CSB/SCLK/DIN/DOUT），CSB 低電平啟動(dòng)傳輸，至少 24 個(gè) SCLK 周期完成一次有效傳輸。
• 命令類(lèi)型 ：包含 ADC/DAC 配置、參考電壓選擇、GPIO 控制、溫度讀取等指令，讀操作需 2 個(gè) SPI 幀，寫(xiě)操作需 1 個(gè) SPI 幀。
• 多芯片級(jí)聯(lián) ：支持菊花鏈連接，多個(gè)芯片共享 SPI 總線，通過(guò) CSB 信號(hào)同步解碼各自數(shù)據(jù)。