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【干货分享】高精度逐次逼近型ADC支持电路的设计和故障排除

2023-12-19 07:16:31 387 adc 高精度

0 高精度逐次逼近型ADC支持电路的结构 SAR基准电压源分为内部与外部内部基准电压源易于使用节省空间外部基准电无与ADC集成的基准电压源最佳性能（噪声、ppm/C漂移和初始精度）可能获得更好的功效/多个ADC SAR基准电压输入 REF是开关电容输入每一位电容ADC在位检验过程中均会切换至REF 电荷再分配会导致从REF吸取电荷动态电流负载吞吐速率的函数内部位检验时钟的函数 MSB需要最大电荷使用500欧姆电阻测得的电流电流尖峰高达2.5mA 需要大储能电容，以获得稳定的基准电压通常为10uF或以上减少基准电压源驱动时的负担基准电压源电路在转换之间为储能电容充电 ADC基准电流规定为特定吞吐速率时的平均电流平均电流与吞吐速率成比例基准电压输出驱动带隙基准电压源可以包含缓冲器(ADR43X、ADR45XX) 否则，可以使用合适的运放电流负载应使基准电压下降小于0.5lsb 突发模式工作是最差的情况基准电压源的输出电流大于总基准输入电流的平均值基准电压源的吸电流能力在故障条件下，ADC输入可能会超过基准电压 ADC驱动器从更宽电轨运行电流/电荷释放到REF节点基准电压源电路需要吸电流功能(ADR43X,ADR45XX) 放电超过REF电容上的电压在故障过程中吸取ADC驱动器电流老的基准电压源可能没有吸电流功能，仅有源电流功能基准电压源缓冲器当Ref驱动不足或uPower Ref时使用用于驱动多个ADC 典型单位增益配置低噪声驱动大电容负载(10uF) 频率范围内的低输出阻抗大储能电容可处理高频纹波取决于吞吐速率缓冲器可处理低频纹波输入信号带宽驱动多个ADC的基准电压缓冲器每个电路板/系统一个基准电压源同步采样型应用每一个SARADC 阿拉伯克拉均具有其自己的储能电容尽可能靠近REF引脚放置星型连接至缓冲器，使串扰最小缓冲器必须在大电容负载的情况下保持稳定缓冲器必须具有充足的电流驱动能力基准电压源补偿和噪声缓冲器噪声同样地，也可以估计缓冲器的噪声需要估计在10uF负载(~16KHz)情况下的带宽缓冲器噪声影响~2.4uV 基准电压源通常是主要噪声源假设选择噪声相对较低的缓冲器如果使用缓冲器，则可通过RC对基准电压噪声进行限带处理可使用极低的截止频率（耦合100Hz）温度/时间漂移以mV指定的基准电压源的初始精度漂移极为重要的规格参数多数系统常常校准基准电压值中的漂移显示为ADC增益误差多数良好的基准电压漂移<10ppm/C ADR45XX系列漂移<2ppm/C 增加系统误差预算基准问题–“粘连位” 设计不佳的基准电压电路显示为“粘连位” 由于噪声，SAR做出错误的位判断相同的代码不断重复，而输入不断变化低位中的所有零或所有在接近满量程的输入端更重要常见原因储能电容的布局和大小驱动强度不足/高输出阻抗基准电压噪声/基准电压缓冲器太大布局考量储能电容布局至关重要尽量靠近ADC基准引脚使用宽走线连接低阻抗接地路径或基准接地引脚（如有）电容选择低ESR 陶瓷X5R 越大越好，高达10uF，但取决于ADC电流要求。模拟前端采样系统的典型前端连接 SARADC 阿拉伯克拉的模拟输入架构选择某种输入类型的原因各设计的优势和限制遇到的常见错误差分ADC的输入端没有反相信号在伪差分ADC的IN-输入端施加非零直流电压反相，但Vcm不正确逐次逼近型器件的三种最常见的ADC输入结构类型单端简单是它的优点→仅需要一条线即可将信号源的信号传递至ADC 信号以ADC的公共接地引脚为参考对于许多应用，单端连接是可接受的完美解决方案因此您为什么会想用其他的呢？..... 不能抑制信号链内的直流失调→减小输入信号的动态范围更易受到耦合噪声的影响信号源和ADC应彼此靠近如果检测信号地的需求增加，则可能会考虑伪差分器件伪差分将感知的信号地与ADC接地分开 IN-是信号源接地检测 ADC旨在抑制IN-上的干扰信号伪差分器件可抑制哪种类型的干扰信号？ IN-允许输入的电压范围有限较大的共模电压可能需考虑在输入端增加一个仪表放大器 SE器件的动态范围没有提高…如果需要更大的动态范围怎么办？差分反相提高动态范围反相信号允许输入+/-满量程而非0至满量程…使动态范围加倍！！！最大程度抑制噪声往往消除偶阶失真产物 ADC旨在抑制输入干扰信号和伪差分一样，架构限制可抑制的共用输入信号范围→CMRR在此范围内非常好信号必须为反相信号→否则，很快违反共模限制根据不同的架构，此器件可接受不同极性的电压输入单极性→通常具有0V至Vref或多倍Vref的绝对输入电压范围双极性→通常具有+/- Vref或多倍+/- Vref的绝对输入电压对于任一极性信号均可采用上述所有ADC输入结构选择正确的驱动放大器选择正确的无源滤波器值带宽/建立时间考虑因素选择正确的放大器由于采用SARADC 阿拉伯克拉的开关电容架构，输入阻抗不会很高很可能需要一个放大器，用于在输入信号源和ADC之间执行阻抗转换根据采样速率、信号带宽和所使用的转换器，选择放大器对于实现所需的系统性能水平至关重要计算RC滤波器带宽 R和C值考虑因素 CEXT衰减“反冲”，通常为两nF 太大导致驱动器不稳定低电压系数NP0电容 REXT帮助放大器驱动CEXT 太小又会降低驱动器的相位裕量=>不稳定或振铃太大导致失真增加。可能适用于较低的fin 放大器带宽应至少为2-3x RC带宽 SSBW用于低频(<100KHz) LSBW用于多路复用/高频对多路复用输入至关重要的建立时间（至0.001%）选择合适的放大器 - 裕量失真性能需要上/下余量对于R-R输出甚至可达1V或更多可使用单极性电源，有损输入范围，SNR略有下降 0
2023-12-19 07:16:31　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 【绝对干货】高精度逐次逼近型ADC支持电路的设计和故障排除 5886 • 什么是逐次逼近型adc 20 • 逐次逼近型ADC的原理 26269 • 理解逐次逼近型ADC 51 • ADC架构II：逐次逼近型ADC 9 • 12位逐次逼近型ADC转换的原理是什么 1366 • 高精度串行逐次逼近型ADC MAX1132的工作原理和应用 1739 • 精密逐次逼近型ADC设计基准电压源电路的研究 1641 • 灿芯半导体正式推出高精度16位逐次逼近型ADC 1701 • 精密逐次逼近型ADC的电压参考设计 2383