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ADI读书活动第四十五期:逐次逼近型ADC的可靠数字接口

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发表于 2015-8-6 18:07:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
本文由社区热心网友 IMCQ撰写!!!欢迎大家进行沟通交流!!!

对我们电工来说,ADC芯片并不陌生,其繁多的种类,让我我们每次选择最合适的型号感到头疼。

但ADC主要为Σ-Δ型,特点是精度较高,通常功耗固定,还有逐次逼近型,也称为SAR ADC,速度比较快,功耗和吞吐量成正比。SAR型和Σ-Δ型ADC各有千秋,数据采集系统设计人员必须根据性能、速度、空间、功耗和成本要求进行抉择。因为我的设计要求实时性,而精度要求不高,所以我常用后者。

逐次逼近型ADC 占据着大部分的中等至高分辨率ADC市场。SAR ADC的采样速率最高可达5Msps,分辨率为8位至18位。SAR架构允许高性能、低功耗ADC采用小尺寸封装,适合对尺寸要求严格的系统。简单架构如下图。
1.jpg

1. 简单的NSAR ADC架构

ADC芯片引脚一般分模拟部分和数字部分,模拟部分和外部采集模拟信号连接,数字部分接口和主处理器一般通过串口或并口连接,如SPIIICLVDS等,数字接口方面如果设计出现问题,轻则会导致精度问题,重则会出现故障或者降低系统性能。我们这次重点讨论的是如何把SAR ADC的数字接口设计的更可靠。

SAR ADC的数字接口设计时,我们要注意到如下几方面:
1  ADC数字 IO电源问题,因为多数ADC数字IO为单独供电,此处要注意供电电压兼容性,还要与主控制器用相同电源,为避免干扰放置去耦电容也是必须的。
2  ADC启动前数字IO的状态要注意,有些SAR ADC要求处于某些逻辑状态或序列,以实现复位、待机或关断等数字功能。在所有电源都稳定之后,应施加指定脉冲或组合,以确保ADC启动时的状态符合预期。比如ADC转换信号要在电源建立后操作。

2.png

3  ADC和控制器接口的时序。这个主要是看ADC和控制器接口总线时序,比如数据的建立时间、保持时间要和手册对应上,

4.png

4  ADC数字信号的质量。这个说的是数字信号的完整性要好,在额定电压下接收信号;不相互干扰;不损坏其他器件;不污染电磁频谱。信号质量由多个项定义,如图所示。信号容易发生,过冲、振铃、反射和串扰,它们会大打影响ADC性能。

3.png


    说了这么多如何能把SAR ADC设计得更稳定可靠,还要还要靠大家平时的经验积累,还有和大家共同讨论学习。希望看着这篇文章,能帮助大家避免或者解决一些ADC设计上的麻烦。

     什么没看懂,那快来看看ADI大师的《为逐次逼近型ADC设计可靠的数字接口》一文吧,保证不会让你失望。

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文章看完了,受益匪浅吧!!!那么问题来了,新技能get,也要展示一下了.

问题,
1 您使用过何种ADC?在ADC使用中,遇到过那些困难?

2 文中从哪些方面讨论SAR ADC可靠、完整数字接口的设计?

3 减少信号反射的措施?

4 避免串扰的一些方法?








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发表于 2015-8-19 09:44:32 | 显示全部楼层
4 避免串扰的一些方法?

答:
•  增加线路间距
•  减小并行布线
•  使走线靠近参考金属平面
•  使用适当的端接方案
•  减小信号压摆率
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发表于 2015-8-14 15:59:45 | 显示全部楼层
1.使用过:8通道-18位-双极性-同步采样ADC芯片AD7608

AD7608是一款18位、8通道同步采样模数数据采集系统(DAS),该器件内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、18位电荷再分配逐次逼近型模数转换器(ADC)、灵活的数字滤波器、2.5 V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。AD7608采用5 V单电源供电,可以处理±10 V和±5 V真双极性输入信号,同时所有通道均能以高达200 kSPS的吞吐速率采样。输入箝位保护电路可以耐受最高达±16.5 V的电压。无论以何种采样频率工作,AD7608的模拟输入阻抗均为1 M。它采用单电源工作方式,具有片内滤波和高输入阻抗,因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。AD7608抗混叠滤波器的3 dB截止频率为22 kHz;当采样速率为200 kSPS时,它具有40 dB抗混叠抑制特性。灵活的数字滤波器采用引脚驱动,可以改善信噪比(SNR),并降低3 dB带宽。

产品特性

8路同步采样输入
真双极性模拟输入范围:±10 V、±5 V
5 V单模拟电源,VDRIVE:2.3 V至5.25 V
完全集成的数据采集解决方案
模拟输入箝位保护
具有1 M模拟输入阻抗的输入缓冲器
二阶抗混叠模拟滤波器
片内精密基准电压及缓冲
18位、200 kSPS ADC(所有通道)
通过数字滤波器提供过采样功能
灵活的并行/串行接口
SPI/QSPI™/MICROWIRE™/DSP兼容
14位至18位的引脚兼容解决方案
性能
模拟输入通道提供7 kV ESD额定值
98 dB SNR,−107 dB THD
低 功耗:100 mW
待机模式:25 mW
64引脚LQFP封装

应用
电力线监控和保护系统
多相电机控制
仪表和控制系统
多轴定位系统
数据采集系统(DAS)

系统框图
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发表于 2015-8-6 18:12:13 | 显示全部楼层
第一时间点赞,我是来学习的,问题稍后回答
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发表于 2015-8-6 18:12:56 | 显示全部楼层
问题2:  ADC数字 IO电源问题
2  ADC启动前数字IO的状态稳定
3  ADC和控制器接口的时序
4  ADC数字信号的质量。
5  对数字IO干扰和抖动要注意
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发表于 2015-8-10 15:20:47 | 显示全部楼层
好帖,顶一下
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发表于 2015-8-14 15:55:55 | 显示全部楼层
我要开启大话王模式,具体的情况请看下文
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发表于 2015-8-14 16:07:31 | 显示全部楼层
问题1:知道的一些ADI的ADC芯片如下

16位ADC:
• ADI的AD9269,业界首款具备正交误差校正(QEC)的16位80MSPS、低功耗、双通道ADC。
• ADI的AD9265,业界首款单通道、16位低功耗ADC ,采样速率从80至125MSPS。
• ADI的AD9266,业界首款最小的单通道16位低功耗ADC,采样速率从20至80MSPS。



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匿名  发表于 1970-1-1 08:00:00
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发表于 2015-8-17 12:35:01 | 显示全部楼层
王浩然 发表于 2015-8-14 15:59
1.使用过:8通道-18位-双极性-同步采样ADC芯片AD7608

AD7608是一款18位、8通道同步采样模数数据采集系统(D ...

真的很详细啊,这AD看来不错
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发表于 2015-8-19 09:43:36 | 显示全部楼层
问题2:文中从哪些方面讨论SAR ADC可靠、完整数字接口的设计?
答:
1  ADC数字 IO电源问题
2  ADC启动前数字IO的状态稳定
3  ADC和控制器接口的时序
4  ADC数字信号的质量。



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