多通道模拟监视器件AMC7820的原理及应用

摘要：AMC7820是德州仪器公司(ＴＩ)推出的专为多通道应用而设计的模拟监视与控制电路。它内含一个８通道１２位模数转换器、３个１２位数模转换器、９个运算放大器、１个热控电流源、１个内部＋２．５Ｖ基准和１个ＳＰＩ串行接口。应用该器件可对光放大器中的泵激光电流和热电致冷器(ＴＥＣ)以及ＤＷＤＭ（利用光波长进行数据传输）应用中的光功率进行控制和监控，并可大大降低成本。文中介绍了ＡＭＣ７８２０的基本原理、管脚功能和应用电路。

    关键词：ＡＭＣ７８２０；泵激光电流；热电致冷器(ＴＥＣ)；ＤＷＤＭ

利用德州仪器公司（ＴＩ）专为多通道应用而设计的模拟监视与控制电路ＡＭＣ７８２０可对光放大器中的泵激光电流和热电致冷器（ＴＥＣ）进行控制?同时也可以对ＤＷＤＭ应用中的光功率进行监控。ＡＭＣ７８２０采用小型ＴＱＦＰ－４８封装。这种高集成度ＩＣ可替换并省掉５个器件，从而大大节省了板级空间并降低了成本。

１　管脚排列及功能

ＡＭＣ７８２０的管脚排列如图１所示，各管脚的功能如下：

ＳＷ１－ＯＵＴ（２８）１脚?：分别为ＳＷ１和ＳＷ２输出端。当其使能时，该脚连接到ＯＰＡ７_ＯＵＴ脚，当无效时它们分别连接到ＡＧＮＤ和ＳＷ３的输出端。

    Ｔ_ＳＥＮＳＯＲ_ＶＯＬＴＡＧＥ（２脚）：温度传感器的电压输出端；

ＯＰＡ１_ＩＮ－～ＯＰＡ７_ＩＮ－（３１，８，２３，１４，１１，３，４６脚）：分别为ＯＰＡ０～ＯＰＡ７的反相输入端；

ＯＰＡ１_ＩＮ＋～ＯＰＡ７_ＩＮ＋（２９，１０，２５，１６，１３，５，４８脚）：分别为ＯＰＡ０～ＯＰＡ７的同相输入端；

ＯＰＡ１_ＯＵＴ～ＯＰＡ７_ＯＵＴ（３０，９，２４，１５，１２，４，４７脚）：分别为ＯＰＡ０～ＯＰＡ７的输出端；

ＤＡＣ１_ＯＵＴ_ＳＥＴ，ＤＡＣ２_ＯＵＴ_ＳＥＴ，ＤＡＣ０_ＯＵＴ_ＳＥＴ（７，２０，２１脚）：该管脚分别用于决定ＤＡＣ０～ＤＡＣ２的输出量程。当它们对应接到ＤＡＣ０_ＯＵＴ、ＤＡＣ１_ＯＵＴ、ＤＡＣ２_ＯＵＴ时，输出量程为ＶＲＥＦ；当接到ＡＧＮＤ时，输出量程等于两倍ＶＲＥＦ；

ＤＡＣ０_ＯＵＴ～ＤＡＣ２_ＯＵＴ（６，１７，２２脚）：分别为ＤＡＣ０～ＤＡＣ２的输出；

ＡＧＮＤ（１８脚）：模拟地；

ＡＶＤＤ（１９脚）：模拟电源(＋５Ｖ)；

ＲＥＴ_ＯＵＴ_＋２．５Ｖ（２６脚）：输出；

ＥＸＴ_ＲＥＦ_ＩＮ（２７脚）：该脚可以连接一个外部参考，也可以通过该脚给内部参考接一个滤波器；

ＣＨ５～２（３２～３５脚）：分别为模拟输入通道５～２；

ＲＥＳＥＴ（３６脚）：复位输入端。该脚为低时复位；

ＳＣＬＫ（３７脚）：串行时钟输入；

ＭＯＳＩ（３８脚）：主输出，从输入，数据从串行接口输入；

ＭＩＳＯ（３９脚）：主输入或从输出端，数据一般从串行接口输出；

ＳＳ（４０脚）：从服务选择输入。当该脚为低时，可以从ＭＯＳＩ输入数据；为高时，ＭＩＳＯ脚为高阻状态；

ＢＶＤＤ（４１脚）：接口电源。３Ｖ逻辑时接３Ｖ电压；５Ｖ逻辑则接５Ｖ电压；

ＤＶＤＤ（４２脚）：数字电源(＋５Ｖ)；

ＤＧＮＤ（４３脚）：数字地；

ＴＨＥＲＭ_Ｉ_ＯＵＴＰＵＴ（４４脚）：用于驱动电热调节器的电流源输出；

ＩＳＥＴ_ＲＥＳＩＳＴＯＲ（４５脚）：通过调整接到该脚的电阻可改变ＴＨＥＲＭ Ｉ ＯＵＴＰＵＴ脚的输出电流。

２　工作原理

ＡＭＣ７８２０是专为ＤＷＤＭ应用中的激光二极管功率控制和热电致冷器(ＴＥＣ)控制而设计的模拟监视与控制电路，它包括８通道１２位Ａ／Ｄ转换器以及３个１２位Ｄ／Ａ转换器、９个放大器、＋２．５Ｖ参考源和ＴＥＣ软启动控制器等几个部分。该器件通过一个标准的ＳＰＩ串行接口进行通讯，通过微处理器往ＡＭＣ７８２０中不同的寄存器写入不同的数据来控制该器件并完成相应的功能。

图2

３　应用电路

ＡＭＣ７８２０是专为多通道应用而设计的模拟监视与控制电路。该芯片提供了非常高的集成度和性能水平，从而可最大限度地减少板级空间限制，降低大容量光网络的总体成本。

图２是１个用ＡＭＣ７８２０控制１个激光二极管和ＴＥＣ的典型应用实例。在ＤＷＤＭ应用中，ＡＭＣ７８２０可用来控制１个激光二极管和１个ＴＥＣ，也可以控制２个激光二极管或２个ＴＥＣ。如将运算放大器配置成跨导放大器，ＡＭＣ７８２０还可作为光能量监视器来对最多８个光通道进行检测。在其它应用中，该器件也可以用作多模拟通道监视和控制器。

ＡＭＣ７８２０的ＡＤＣ可监视多达８个模拟信号，３个ＤＡＣ可用于实施ＤＳＰ或基于微控制器的数字设定和控制。其配置运算放大器可实现模拟信号的调理和控制。电流源则被用于驱动外部热控器或其它温度传感器。该器件的典型功耗为４０ｍＷ。ＡＤＣ部分的无缓冲模拟输入范围为０Ｖ～＋５Ｖ，缓冲模拟共模输入范围为０～３．８Ｖ。ＤＡＣ部分的模拟输出范围为０～＋２．５Ｖ或０～＋５．０Ｖ。

４　注意事项

为了优化性能，必须重视ＡＭＣ７８２０的电路板排布，基于ＳＡＲ闪速存储器的结构对电源、参考电压、接地和数字输入上的脉冲干扰和突变都具有很高的灵敏度，如果在采样期间发生干扰突变，Ａ／Ｄ转换器会自动将输出锁存，以避免错误信号进入系统。但脉冲干扰仍有可能从电源开关和高压器件上产生。因此，这些器件就要求离数字逻辑信号远一点。同时基于这个原因，到ＡＭＣ７８２０的电源也应该接一个０．１μＦ的陶瓷滤波电容，且该电容应尽可能地靠近ＡＭＣ７８２０。当使用内部参考电压时，应该在ＥＸＴ ＲＥＦ ＩＮ和模拟地之间接一个１μＦ的滤波电容。另外，ＡＧＮＤ和ＤＧＮＤ应该接到一个公共地上，并应避免微控制器或数字处理器的接地线太长。