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关于AD转化规划的一些经验总结

看到一片关于AD转换设计中的基本问题整理博文,特地转载过来和大家共分享。了解数据转换器错误及参数1.如何选择高速模数转换之前的信号调理器件;如何解决多路模数转换的同步问题?ADC之前的

  看到一片关于AD转化规划中的基本问题收拾博文,特别转载过来和咱们共共享。

  了解数据转化器过错及参数

  1.怎样挑选高速模数转化之前的信号调度器材;怎样处理多路模数转化的同步问题?

  ADC之前的信号调度,最底子的准则便是信号调度引起的噪声和差错要在ADC的1个LSB之内。依据这个意图,能够需求挑选目标适宜的运放。至于多路ADC同步的问题,一般在高速ADC的数据手册中都会有一章来介绍多片同步问题,你能够看一下里边的介绍。

  2.在挑选ADC时怎样承认内部噪声这个参数?

  一般ADC都有信噪比SNR或许信纳比SINAD这个参数,SINAD=6.02*有用位数+1.76,您能够依据这个公式来承认您挑选的ADC能否契合您的要求.

  3.怎样对流水线结构ADC进行校准?需求校准哪些参数?

  一般来讲,ADC的offset和gain error会比较简略校准。只需外接0V和full scale进行采样,然后得到校准系数。别的,假如需求作温度补偿的话,一般需求加一个温度传感器,然后运用查表的办法来补偿。

  4.对ADC和DAC周围的布线有哪些主张?

  ADC和DAC归于模仿数字混合型器材,在布局布线时最重要的是要留意地切割,即模仿地和数字地的处理问题。关于高采样率的器材,主张运用一块地。而低采样率的器材,主张模仿数字地分隔,终究在芯片下方衔接在一起。

  其他的布局布线规范与其他器材的是相同的。

  关于详细的器材,一般会有评价板的Layout图可供参阅。

  5.模数转化器的精度与噪声系数之间有什么必定的联络吗?

  低速模数转化器的精度用峰峰值分辩率,有用值分辩率来表明。在ADI一些Sigma-delta ADC的芯片材料里都会列出不同状况下的有用值分辩率目标。高速模数转化器的精度可用SNR,SNOB来表明,这些目标也可在材料中找到。

  但一般ADC的目标中不会有噪声系数(NF)的目标。

  6.假如选用了外部模仿切换开关,那么这个开关总是存在一些电阻的,必定引起一些差错,那么我想问一下有没有什么办法能削减这些差错,别离描绘一下用硬件的办法与用软件的办法。

  你能够挑选电阻很小的开关比方ADG14**系列。假如是开关是做通道切换的,在后级加一个运放跟从就能够了。假如是做量程切换,只能挑选电阻很小的开关,一起留意开关的平整度和温度漂移参数,假如体系精度要求很高,那就只能做软件校对或许挑选可编程扩大器如AD8250/1/3等。

  7.将AD7710的输入端与自身的地短接后,再读取数据时,其AD转化值跳动比较大,经过阐明傍边的几种校准办法,都没有处理?频率现已在25Hz上了。不知怎样处理?

  请承认电源和基准的安稳性,在频率为25Hz,增益为1的条件下,看数据手测上Table II可知其有用值分辩率为21.5bit,那么其实践的峰峰值分辩率为21.5-2.7=18.8bit,也便是说假如有5bit码在跳便是正常的。

  8.请问ADC的输入和传感器相连,怎样将传感器输出信号自身的搅扰扫除?

  假如传感器输出是共模搅扰,需求加外表运放如AD8221/0等滤除。假如是差模搅扰,加滤波器就能够滤除。

  9.我要规划一个16路的数据收集体系,每路的采样率为100K,16BIT,请问一下,我要选用什么样的AD芯片,别的,AD转化器的输入通道比较少,要挑选什么样的外部多路模仿切换开关?另,对模仿切换开关的挑选有什么要求,要重视哪些参数。

  咱们没有16bit和16通道的ADC,您能够挑选用两片AD7689,16bit 8通道。或许挑选16:1的ADG1206.要留意导通电阻,注入电荷,导通时刻等。

  10.一个12位的高速模数转化器能不能下降以及怎样下降到8位来运用,因咱们的体系精度只需求8位,高了反而有害。

  你在读取数据的时分,只需求读8bit即可。

  11.有一些ADC集成有抗混叠滤波器,请问有什么优点?

  一般抗混叠滤波器指的是ADC前端的滤波器,而sigma-delta ADC内部会集成一些陷波器,来完成工频50Hz和60Hz陷波,总的优点便是ADC有更好的抗噪声功能。

  12.请问怎样才干下降相邻通道彼此间的搅扰?

  在布局布线时能够考虑在相邻通道间加地屏蔽。

  13.想规划高精度校准外表,如直流电压输出(毫伏级),能不能引荐几款芯片?请问怎样消除随同的量化噪声?怎样确保ADC的精度,AD转化的满量程便是电源电压,关于单电源供电,零点的承认和量程都与电源电压有关,假如电源电压动摇必然导致转化的差错,电路中怎样处理,特别对小信号的收集.请问什么是DAC的输出静态差错?怎样进步数模转化器中电阻或许电流源单元的匹配程度?在给ADC供电时,数字地与模仿地之间是否需求串接小电感?

  1)ADI的运放,仪放产品品种许多,最好把详细的目标要求列出来,这样比较简略找。

  2)ADC的量化噪声是固有的,没办法消除。

  3)ADC的电源对丈量精度有直接的影响。所以要挑选高精度低噪声的电源信号,且在布线的时分也要留意防止搅扰。

  4)一般手册里会别离给出zero error,gain error等等,不知道详细问的是哪一个,或许能够举一个详细类型的比方。

  5)这应该是DAC内部结构的问题,一般来讲,咱们不关怀内部电阻或电流源的绝对值,只关怀它们之间的份额,现在的工艺能够很好地确保这个。

  6)一般来讲,用0欧姆电阻衔接就能够了。

  14.ADC的内部增益越大,其发生的噪声也越大,专家能说说两者之间的原理是什么?

  ADC内部的PGA增益越大,自身PGA的噪声会添加,别的ADC输入噪声被扩大的越多。所以ADC内部增益越大,分辩率越小。

  15.电源纹波对转化精度的影响?

  假如ADC有PSRR这个目标,能够运用这个目标去算电源纹波对ADC的影响。假如没有,一般基准源都有这个目标,你能够运用基准源的PSRR去算对ADC采样的影响。

  16.数据转化器在布线长度、通讯串扰和匹配电阻等方面是怎样规划的?

  高速ADC会考虑这些问题。特别关于LVDS接口的ADC,尽量确保一对信号的布线等长等距,放置端接电阻。这方面的布局布线最好是参阅评价板来做。

  17.ADI产品高速数模转化最大速度能到达多少?采样频率大了是不是安稳性会下降?

  咱们的DAC的最大速度能到达2.5GHZ,它是AD9739电流输出型的,这不会影响到安稳性。

  18.ADC的标称的位数很高,可是实践中结尾的几位会被内部噪声而吞没,我在挑选ADC时怎样承认内部噪声这个参数?

  关于高精度的ADC,一般来讲都会给出一个有用分辩率的参数,也便是器材能够到达不跳码的位数。别的在规划中还有考虑电源,参阅电压的噪声,以及ADC前端调度电路引进的噪声。需求把这些噪声操控在ADC的1个LSB之内。

  19.评价ADC的时分,因为评价SNR,比较困难,所以我一般会考虑评价在接地时分的跳码程度来比较两种同类ADC的差异,这种评价办法科学吗?有没有更科学的办法?有没有详细的文档?

  实践上关于高速ADC来说,应该是加一个高精度的基准信号,而后用ADC采样,再做FFT剖析来评价SNR。而关于高精度的ADC来说才是您用的办法,能够参阅咱们的运用笔记AN-835。

  20.怎样理解压摆率这个目标?为什么要对电压改变率做约束?

  举个简略的比方,假如压摆率不可,那么便是实践的输出跟不上输入信号的改变,这样对信号的处理就会有失真。

  21.开关电源的纹波对12位以上的ADC的影响有多大?是否需求为ADC部分独自处理电源纹波?

  高精度的ADC,比方16位及以上的ADC,不主张运用开关电源来供电。

  22.请问运用高成效开关稳压器替换传统的LDO稳压器电源对高速模数转化器有没有负面影响?对产品寿数有何影响?

  在高速ADC场合,一般对电源的纹波和噪声有较高的要求。开关电源功率比较高,可是有较大的纹波和噪声,会对体系的精度有影响。而高速场合对SNR,SFDR要求比较高,所以挑选LDO会比较好。

  23.关于运算扩大器的阻抗匹配在规划中,需求怎样留意?

  只需在高速的状况下才需求考虑阻抗匹配。

  24.电源精度会导致ADC的精度提不上去吗?

  有或许。详细要看你ADC的位数和PSRR这个参数。假如位数很低如10bit,你用再低噪声的电源也只能是10bit精度。可是16bit体系,你假如运用噪声很大的电源,会使得体系精度不能到达16bit。

  25.AD前抗射频搅扰滤波器一般应当到达什么样的功能目标呢,比方到频率,滚降 ?

  这取决于您的实践运用,当然抱负状况下是到频率等于有用的输入信号,而滚降特性是无限峻峭,但实践上没有这样的滤波器,且越挨近抱负状况,成本会越高,要折衷考虑。

  26.怎样按捺输入"毛刺"?

  加滤波器按捺,或许是对采样成果做数字滤波。

  27.有什么好的主张,运用软件来进步ADC的精度与位数?

  请留意参阅和电源的质量,一起还需求留意layout来防止噪声引进。

  28.请问关于ECG信号的AD转化需求有多大的分辩率?能够引荐几款类型吗?

  取决于ECG的信号链。假如信号链中为AC阻隔,这样信号能够被扩大很大,比方扩大1000倍,这样ADC的选取12位~16位。假如信号链为DC阻隔,这样信号不能被扩大许多,一般增益为10,这样ADC的位数就得选的大些,18位~24位。

  ECG产品会有相应的规范,即ECG产品最小能分辩多小的信号,ADC的选取与此也有关。

  29.我规划的一个依据FPGA的DDS体系中运用的芯片是AD9777,请问在电流满意的状况下,体系电源规划中是否能够将DA芯片与FPGA芯片共用3.3V数字电源,以到达简化电源规划的意图?

  能够 。

  30.跟着数字视频信号运用的越来越遍及,数模转化器在视频方面会不会无用武之地,甚至被筛选?

  数模转化器是不会被筛选的,因为终究都是要将数字信号转会人们能所辨认的模仿信号。

  31.恶劣环境下(高温下),ADC的供电电源怎样规划?一般DC-DC很难到达+85摄氏度,ADI是否有相关的参阅规划?

  挑选适宜的器材,DC-DC能作业在85度,关键是你挑选适宜的器材和适宜的规划,使得体系的温升在其标定的规模,如加电扇或许散热片,多个器材并联进步电源功率等。

  32.我在运用ADuC841的A/D时,收集的数据偶然会时零,为什么?怎样处理?

  这种状况要用示波器监测输入信号,看输入端是否真的发生跳变了,假如没有请仔细检查ADUC841的数据读取程序。

  33.请问把一个直流信号加到转化器输入端时,怎样承认输出端应该呈现的数码数目?

  一般来讲,依据计算公式,Vin/Vref=code/2^N. N为ADC的位数,Vin为输入电压,Vref为参阅电压。假如是有负电压,需求考虑输出码字的类型,比方二进制补码等等。绝大多数ADC的数据手册中都会给出一个图来阐明这个问题。

  34.AD7710运用时,噪音过高。怎样运用阐明书傍边的校准?在布线进程傍边怎样做比较适宜?

  主张参阅芯片的评价板来做Layout规划。

  35.请问怎样尽量减小体系噪音对ADC的影响?

  尽量削减输入噪音(能够差分输入的ADC),减小电源噪音。规划适宜的滤波器等。

  36.怎样承认温度对基准的影响以及多终究转化精度的影响 ?

  基准芯片材料中会有相关温度对基准影响的温度系数目标,一般为几个ppm/°C。

  一般ADC芯片材料没有参阅电压随温度改变对ADC功能影响的测验参数。

  37.怎样完成对高速ADC的THD测验?

  实践中是加一个高精度的基准源,而后用ADC采样,再做FFT剖析,详细请见AN-835上面的介绍。

  38.有什么办法能够削减开关电源的噪声对ADC的影响?

  参加LC滤波,合理的layout如模仿地数字地分隔。假如还不可,只能加低噪声的LDO。

  39.假如ADC的传递函数线形度比较差,怎样进行校准,有没有经过验证比较科学的办法?是否能够举例阐明?

  一般状况下都是做线性校对的,假如校对后还不能满意要求,那主张选用分段校对的办法。

  40.相关于单端,差分有许多优势,可是仍是有许多单端的ADC,差分形式有什么缺点吗?

  和单端的输入比较,外围的电路相对杂乱一些。

  41.请问在高速数据收集体系规划中,咱们怎样来承认采样率和存储器带宽?

  采样率由待处理信号的频率决议。存储器带宽由采样率和处理器才干来决议。

  42.请问AD前抗射频搅扰滤波器一般应当到达什么样的功能目标 ?

  这取决于您的运用,抱负状况下便是只让有用带宽内的信号经过,但滤波器规划很难到达抱负状况,所以要折衷考虑。

  43.假如对视频信号进行数模/模数转化该怎样挑选转化器,它的关键性规范是哪几个方面呢 ?

  首要是要看您所需求转化的视频信号格局,需不需求做颜色空间转化。是一般的并口接口仍是HDMI的接口。

  44.ADC的输出延时首要受什么要素的影响?

  这是由ADC的内部参数决议的,详细要看不同类型的数据手册。

  45.请问怎样减小截断差错和增益差错?

  对一个特定的ADC来说,它的Offset差错和Gain差错基本是必定的。可是Offset差错和Gain差错是能够经过软件校对消除的。

  46.收集的数据中总是有过错的代码,有何种办法能够消除此过错代码?

  要先承认过错代码是ADC输出过错仍是MCU读取过错。假如是前者,那得看体系的规划是否合理,布局布线是否合理。

  47.开关电源的地是否需求和ADC的模仿地分隔吗 ?

  ADC的模仿地经过一点接入开关电源输出滤波电容的地会减小电源纹波对ADC的影响。

  48.PSRR目标指什么?

  指的是电源电压按捺比。

  49.最近我判定一只双电源ADC。 我将待测转化器的输入端接地, 并 且在LED 指示灯上调查其输出的数码。 令我十分惊讶的是为什么我所调查到的输出数码规模不是我所希望的一个数码?

  导致这个问题的原因有许多种:输入信号源的规模,参阅电压源的值,噪音的影响等等。

  50.ADC的量化噪声为什么没办法消除?

  因为采样不是抱负,而是无限迫临的概念。

  51.实践运用中INL、DNL那个目标对用户更有意义?

  这两个目标都比较重要。

  52.模仿地与数字地终究的衔接办法应该是怎样样的?

  尽量将模仿地和数字地分隔,为了防止彼此的搅扰。可是在高速的ADC运用中,数字和模仿要求共地。

  53.我现在需求装置节约空间的数据转化器,以为串行式转化器比较合适。为了挑选和运用这种转化器,请问我需求了解些什么?

  串行接口的ADC一般转化速度比较低,在10M以下,可是封装,读取会比较便利。你能够先看看你需求的位数,以低于10M的速度能不能满意你的要求。别的关键是MCU和ADC的接口,是运用模仿的SPI仍是MCU的规范SPI接口。

  54.对ad的时钟信号有什么要求?需不需求做一些温度、颤动方面的补偿?

  不需求做补偿。ADC中内部现已做了相关的补偿。

  55.关于单板结构,板子上有多个比方9片ADC的话,本讲座是主张ADC跨接模仿地和数字地?是否意味着要多点接地?

  ADC需求接在体系的模仿部分。

  56.什么时分用FPBW,什么时分用小信号BW,数据手册并没有把一切状况告知咱们。

  FPBW与芯片的Slew Rate有关,当要把信号扩大时,假如Slew Rate跟不上,输出信号就会失真。FPBW = SlewRate/2piVp,Vp为输出信号的电压。

  57.讨教专家,在选用R、C阻隔时,若R较大会影响后边的ADC,若C较大会影响相位,详细规划时应该怎样挑选呢?

  能够考虑在RC滤波后加一级运放做buffer.

  58.数据转化器中最常见的过错首要有哪些?怎样防止

  ADC转化会遭到Noise的影响,假如ADC转化的成果与理论值大约持平,那么能够经过在同一个输入电压上读屡次转化成果,将转化成果均匀来得到更为精确的值。

  59.咱们要的带宽为100hz,成果用的是带宽为1khz的扩大器,怎样有用处理抗搅扰问题?

  一般来讲,ADC前端需求加一个滤波,滤掉把有用带宽以外的噪声。

  60.影响ADC的重要参数有哪些?怎样在pcb规划中防止?

  考虑ADC前端的抗混叠滤波器的规划,阻抗匹配,输入输出的阻抗。

  61.在高速模数转化时,是不是不能以芯片内部的参阅电压为准,都需求外部参阅,有没有或许芯片内部参阅电压也到达一般外部参阅那么安稳?

  运用内部参阅电压,因为参阅电压在ADC转化时会sink/source电流,这会影响ADC的电源电压,然后影响ADC的SNR。一般体系精度要求很高的场合常运用外部参阅。

  62.现在ADI公司的ADC芯片中,分辩率高于14bit,最高速率能到达多少?双通道,分辩率高于14bit,最高速率能到达多少?

  14bit的ADC最高为150MSPS。

  63.传递函数不接连(DNL不接连)会导致什么问题?假如运用中遇到这个问题,我应该怎样处理?运用软件补偿吗?假如不接连,为什么芯片不能从硬件视点去做补偿?

  DNL不接连会导致丢码,这个问题没有办法在外部做补偿,这是ADC自身的特性。ADI的ADC都是确保没有丢码的问题存在的。

  64.开关电源对数据转化犯错的影响有多大?开关电源的频率主张多高最为合理?

  你能够加LDO或许LC滤波器减小电源纹波和噪声。一般ADC的PSRR会比较高,位数低的ADC如10bit对电源要求不高,但高位数的ADC如16bit对开关电源要求比较高。开关电源频率挑选和功率,功率有关。一般的开关频率一般挑选为100KHz-300KHz。

  65.从信噪比视点来看,要完成多路AD,是选用单个多路AD的芯片完成?仍是用多个个单路的AD完成好?

  选用多个ADC芯片作用会更好。因为单芯片多通道的芯片,通道之间会有搅扰。

  66.怎样判别转化过错是搅扰信号引起的仍是转化自身引起的?

  关于高频的要用高精度的基准源,高精度的能够将输入端短路来测验ADC自身上的噪声特性。

  67.为了下降高频搅扰,开关稳压器后边运用LDO是否有优点?

  会有优点。你能够挑选低噪声的LDO。

  68.那品种型的A/D在进行布线的时分,要特别的留意电磁搅扰的按捺?有什么好的主张?

  一般来讲ADC不需求考虑这个,而是在电源端考虑电磁搅扰按捺。假如用到高速的数字器材或许时钟的话,能够考虑加一个屏蔽罩。

  69.陷波器和抗混叠滤波器有什么不同?

  陷波器便是将某一频率下的搅扰做满意的衰减,能够理解为带阻滤波器,而抗混叠滤波器能够理解为低通滤波器。

  70.噪声混叠是否会导致ADC的SNR下降?

  混叠是因为采样率<2倍的信号频率是发生的,这是会使得滤波器的规划变得困难,然后噪声的滤除变得困难,SNR也会遭到影响。

  71.由LDO向ADC供电改为运用开关电源向ADC供电时,对EMC功能的影响?

  这要看你开关电源的EMC处理状况,假如开关电源EMC/I处理欠好,体系就有EMI/C问题。由LDO向ADC供电改为运用开关电源向ADC供电或许会影响ADC的精度。

  72.假如丈量的是很低频率的模仿信号(小于10Hz),直接单端丈量和将信号转化成差分信号后驱动ADC比较,哪种办法丈量精度会更高?

  你能够直接单端丈量就能够。

  73.脉冲形式的A/D时序操控杂乱吗?是A/D内部完成的吗?

  关于用户端来说,都是用CPU操控ADC的通讯接口,这并不杂乱。

  74.为了消除噪声搅扰,怎样才干尽量削减AC环路 ?

  布局布线的时分要尽量考虑信号线的回流途径,使得回路面积尽量小。

  75.现在想做一个项目用到16位的高速ADC,可是前端模仿信号自身的噪声比较大,会糟蹋掉3~4位的精度,为此你们觉得挑选16位的ADC有必要吗?

  假如输入信号自身的噪声只需12位,并且无法经过处理来下降噪声,那么就不要运用16bit的ADC。

  76.一般ADC封装上都有许多模仿电源引脚,比方AD7656就有8个AVcc,在规划PCB时,怎样把他们衔接到电源上?

  最好是有一层电源平面,就近将AVCC接到电源上,留意电容的散布。新规划主张运用AD7656-1,与AD7656比较,-1电源引脚上需求的电容较少。

  77.专家是否能引荐几款低温漂的Rail-to-Rail的高精度运算扩大器呢?

  AD8628、AD8638

  78.现在的体系中许多都是单一的开关电源供电,那么关于体系中ADC、DAC的数字电源、模仿电源、数字地、模仿地,要怎样处理?

  数字电源能够经过一个磁珠后从模仿电源引出。假如答应,尽量运用别离的电源芯片为模仿和数字电源供电。

  79.有些ADC会在时钟输入端参加高频颤动源,这样做能够进步adc的有用位数么?

  能够用单电源供电,但要留意AD620的Reference需求接到0.5的电源电压处。

  80.请问采样时怎样才干防止信号的丢掉?

  只能经过进步采样率或滤波。

  81.怎样区别搅扰是从前端进去的?仍是从电源进去的?

  关于高精度的运用,能够把输入端短路来测输出,假如搅扰仍然不变,就应该是电源和参阅等引起的。

  82.高速ADC和低速ADC在搅扰的处理上有什么不同吗?

  相同的是参加去藕电容来消除搅扰。layout或许有些不同,高速ADC一般采样地平面,就近接地,低速一般是数字地模仿地分隔,单地接地。

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