国产模拟前端芯片TPAFE0808

硬件电路设计要点

国产3PEAK（思瑞浦）面向工业、通信等市场不断深入开拓，推出的小体积、集成多通道可配置模数和数模转换器模拟前端芯片TPAFE0808，内置8通道12bit ADC、8通道12bit DAC、片内参考电压及温度传感器，但尺寸低至2x2mm，非常适宜用在需要多通道模拟外设且要求小体积的产品上，比如光模块等，深受广大工程师的喜爱。

   

TPAFE0808作为高集成度的模拟前端芯片，在电路设计上有多个需要注意事项，本文做了详细总结，可供大家参考。

   

一、供电电路处理

VDD电源输入，是给整个芯片内部供电，工作电压范围为 2.7 V 至 5.5 V。可以接2.2µF+ 0.1 µF 对地电容器实现滤波及退偶，也可以单独接0.1 µF的退偶电容。

   

需要注意的是，TPAFE0808还提供了VLogic接口电源，它用来确定I2C的接口电压。电压范围为 1.8 V 至 5.5 V。推荐在VLogic脚上加一个0.1 µF的退偶电容。

图1 TPAFE0808供电及其它部分电路

   

二、参考电压电路处理

Vrfe脚是参考电压输入/输出引脚。当内部基准使能时，Vref引脚上则提供 2.5 V 基准电压。如上图1所示，建议在 VREF 引脚和 GND 之间连接一个 0.1 µF 电容器以实现指定性能。当内部基准被禁用时，必须向该引脚施加外部基准，需要注意的是，外部基准电压范围为 1 V 至 VDD。

   

三、IO通道电路处理

如图1，TPAFE0808共有8个输入/输出通道。这些引脚可独立配置为 DAC、ADC 或通用数字输入输出口（GPIO）。 每个引脚的功能是通过对配置寄存器中的相应位进行编程来确定的。需要注意的是，在工业等应用领域，一般要求对IO口（无论此时是配置为DAC、ADC 或GPIO）要添加保护措施。如下图2，

IO通道处理共提供了3个选项，大家可以根据自己的需求进行选择。

图2  IO通道处理的3个选项

   

四、I2C接口电路处理

串行数据线及串行时钟线，支持标准的I2C接口。 需要注意的是，SDA为双向开漏接口，必须通过外部上拉电阻将其拉至 VLOGIC 电源。因为TPAFE0808只能做从，SCL是单向口线，为了提高驱动力，推荐外部也上拉电阻将其拉至 VLOGIC 电源。电路参考图1.

   

五、I2C低位地址位

为了实现一个主机可以挂多个TPAFE0808器件，TPAFE0808七个地址位中的最低一位A0，是由外部口线"A0"决定的。当"A0"接高电平时，则最低一位地址位A0为1，当"A0"接低电平时，则最低一位地址位A0为0。如下图3，共有3种确定"A0"的接法，大家根据自己的需求选择。

图3  A0位地址控制电路

   

六、复位电路处理

TPAFE0808提供了一个异步复位引脚。当将此引脚拉高，TPAFE0808可以进行正常操作。需要注意的是，当该引脚被驱动为低电平时，芯片复位，各寄存器恢复为默认配置。另外，TPAFE0808也支持"软复位"操作，即主控MCU向TPAFE0808发一个复位命令，TPAFE0808即可实现复位。

图4  复位引脚处理电路

   

最后，还需要用户注意的是，在任何精度很重要的电路中，仔细考虑电源和接地回路布局会有助于确保额定性能，将TPAFE0808放置在PCB模拟平面上，也会有助于提高模拟性能。

 

 

驱动代码设计要点

 

 

国产3PEAK（思瑞浦）新近推出的小体积、集成多通道可配置模数和数模转换器模拟前端芯片TPAFE0808，它内置8通道12bit ADC、8通道12bit DAC、片内参考电压及温度传感器，但尺寸低至2x2mm，非常适宜应用在需要多通道模拟外设且要求小体积的产品上，比如光模块等，在工业、通信等领域，深受广大工程师的喜爱。

   

TPAFE0808作为集成多路、多类模拟外设的扩展芯片，驱动代码设计上具有一定难度，有多个设计要点需要注意，本文做了详细总结，可供大家参考。

   

 一、I2C地址的确定

TPAFE0808支持标准的I2C总线协议，可识别7位I2C地址。为了实现一个主机可以挂2个、甚至多个TPAFE0808器件，该器件的七个地址位中，高6位的地址是：0b001000，最低一位A0是由外部接口"A0"决定的。当"A0"接高电平时，则最低一位地址位A0为1，当"A0"接低电平时，则最低一位地址位A0为0。如下图1，共有3种确定"A0"的接法。其中，"Option3"选项，可以实现多机通信，比如，可将"0b0010000"地址设为"无效地址"，将"0b0010001"地址设为"有效地址"，在某一时刻下，通过MCU的IO口控制，只将一个TPAFE0808设为有效地址，其他皆设为无效地址，多选一，从而可以实现"一个主机可以挂多个TPAFE0808器件"。

   

图1  A0位地址控制电路

   

二、寄存器访问模式

图2  通过"Pointer Byte Configuration"寄存器来访问目标寄存器

   

TPAFE0808作为I2C从器件，MCU是采用"间接方式"访问它的寄存器的。如上图2，TPAFE0808是通过"Pointer Byte Configuration"寄存器来访问目标寄存器的。"D7~D4"高四位用于指定某次操作的，"D3~D0"低四位用于指定该次操作的目标寄存器。

   

三、I2C主器件"写"TPAFE0808操作

图3  I2C主器件"写"TPAFE0808操作

   

如上图3，是I2C主器件"写"TPAFE0808操作的时序图。比如，在对TPAFE0808进行配置时会用到这个操作时序。相关操作，流程如下：

Step_01：I2C主器件发起始位。

Step_02：I2C主器件写入地址为及"写"标志位，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_03：I2C主器件写入"Pointer Byte Configuration"寄存器，指明操作类型并选定目标寄存器，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_04：I2C主器件紧接着写入高8位数据，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_05：I2C主器件继续写入低8位数据，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_06：I2C主器件发起停止位。

   

四、I2C主器件"读"TPAFE0808操作

图4  I2C主器件"读"TPAFE0808操作（16bit）

   

如上图4，是I2C主器件"读"TPAFE0808操作的时序图。比如，读取TPAFE0808 ADC转换结果时会用到这个操作时序。相关操作，流程如下：

Step_01：I2C主器件发起始位。

Step_02：I2C主器件写入地址为及"写"标志位，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_03：I2C主器件写入"Pointer Byte Configuration"寄存器，指明操作类型并选定目标寄存器，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_04：I2C主器件发起停止位。

Step_05：I2C主器件再次发起始位。

Step_06：I2C主器件写入地址为及"读"标志位，并成功获得TPAFE0808返回的ACK。

Step_07：I2C主器件读取高8位数据，并回应ACK给TPAFE0808。

Step_04：I2C主器件继续读取低8位数据，并回应ACK给TPAFE0808。

Step_05：I2C主器件发起停止位。

   

综上所述，本文从I2C地址的确定、寄存器访问模式、写流程及读流程等4个方面全面总结了国产3PEAK模拟前端芯片TPAFE0808驱动代码设计的要点，对大家开发TPAFE0808驱动代码，起到提纲挈领的作用，可有助于大家理解TPAFE0808软件控制原理，以节约大家开发代码的时间。