ADC 信号调理电路设计——必要措施、实测验证和应用说明.doc

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1、ADC 信号调理电路设计必要措施、实测验证和应用说明周立功教授新书面向AMetal框架与接口的编程(上),对AMetal框架进行了详细介绍,通过阅读这本书,你可以学到高度复用的软件设计原则和面向接口编程的开发思想,聚焦自己的“核心域”,改变自己的编程思维,实现企业和个人的共同进步。经周立功教授授权,即日起,致远电子公众号将对该书内容进行连载,愿共勉之。2.3 必要措施信号的大小和ADC 满量程输入的范围。信号的极性和ADC 输入的极性。信号的通道数,是否需要多通道同步采样,还是采用复用输入?信号是单端输入,还是差分输入? 2.3.1 输入范围匹配 2.3.2 多通道采样设置通道的信号源通道切换

2、时间过快,多路开关公共端的寄生电容,导致相邻通道上的信号出现串扰。S 为外部信号源阻抗,CSWITCH为多路复用开关SAMPLE 为采样电容。采样期间开关闭合,RS、RSWITCH、CSAMPLE 构成单极点RC 网络,它的时间常数可以表示为:S 为0,当采样电容上的电压为输入电压值的99.32%时,将有0.68%(剩余百分比)的电压无法准确获得,也就是说最小分辨率为0.68%,这和7.2 位的ADC 的分辨率一致。剩余百分比和ADC 位数的换算公式为log2(1/剩余百分比)log2(1/剩余百分比),其典型换算结果详见表2.4。S为0 时,750ns200ns,采样电容上能获得远高于12

3、位的精度,采样时间是足够的。如果现在对信号源增加5K内阻,然后可以得到:如果要达到13bits 精度,ADC 至少需要1350ns 的采样时间: 2.3.3 电源分配策略 2.3.4 模拟部分器件与数字部分器件,分区域放置,避免交叉放置,详见图2.26。分割地平面,然后使模拟地平面与数字地平面在单点连接,避免通过公共的地回路引入干扰,详见图2.27。模拟走线与数字走线,避免靠近平行走线,如果不能避免,加地线屏蔽模拟走线,详见图2.28。2.4 实测验证 2.4.1 无噪声分辨率 2.4.2 积分非线性(INL) 2.4.3 失调与增益误差1. 失调误差2. 增益误差2.5 应用说明2(1/跳动LSB)log2(1/跳动LSB),在9 位左右。INL 根据公式log2(1/误差LSB)log2(1/误差LSB)也是9 位。在改进设计后的标准化电路板,片上ADC 可以发挥更好的性能指标,其无噪声分辨率与INL 性能都提升到了10 位,适合于精度等级为0.5%的应用。在实际应用中,如果用户需要进行修改滤波器带宽或输入范围等参数,可以在以下几方面进行,只需要做一些参数上或通道电路上的调整,详见表2.9。表2.9 用户参数选择

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