ADC常见问题解答.docx
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1、#1 楼主:工业应用 Sigma-Delta ADC 常见问题解答贴子发表于:2023/12/25 13:14:35问题:峰峰值噪声与有效噪声的区分,峰峰值区分率与有效区分率的区分?无失码区分率又是指的什么?答案:无失码区分率是对ADC 线性性能的评价指标。峰峰值区分率和有效值区分率是评价ADC 噪声性能的重要指标。它们之间的关系是峰峰值区分率有效区分率2.7 bits这个关系的理论根底是,噪声通常是随机的,并且它的分布是正态分布。那么Vnoise (peak-to-peak) = Vnoise (rms) x 6.6;99.9%的消灭概率假设转换为区分率,就是 2.7 位的差异。log26.
2、6=2.7假设对应于 ADC 的转换结果,峰峰值区分率是没有跳码的位数,也就是保持稳定的位数。我们以AD7799 为例,在数据手册中都会有两个表格,如下所示:第一个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下有效噪声的值。其次个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下的有效区分率和峰峰值区分率。例如,在16.7Hz 数据输出速率,64 倍增益条件下,有效噪声是 0.065uV,对应的有效区分率为 20 位,峰峰值区分率为17.5 位。要了解具体的原理和推导,请参见 ADI 网站上的应用笔记AN-615“Peak to Peak Resolution vs. Effective Resolution
3、”问题:为什么转换结果的后几位总在跳,是不是正常?答案:推断是不是正常要先了解造成这种状况的缘由。假设排解掉输入信号的缘由,ADC 转换结果的不稳定是由于噪声引起的。在ADC 的数据手册中对ADC 在不同配置的状况下的噪声有具体的数据表格。所以对于用户ADC 的转换结果的分析,要进展与数据手册一样测试条件的测试,然后与表格中数据进展比较。数据手册中的噪声性能表格中的数据结果的测试条件是:使用高精度低噪声的参考电压源, 短路ADC 的差分输入端并接到正确的共模电平上,然后设置 ADC 的增益、滤波器系数,C HOP 模式,BUFFER 状态等等,然后采集足够多的转换结果,一般至少要几百个样本,做
4、噪声分析。ADC 的噪声是呈正态分布,所以通过软件可以计算出这些样本的均值和标准偏差,标准偏差乘以6.6 就得到峰峰值的噪声,然后通过满量程值与峰峰值噪声的比就能够计算出成峰峰值区分率。这个区分率与数据手册中表格中一样配置状况下的峰峰值区分率比较 就可以知道ADC 的性能是不是正常了。通常比较简洁的检验方法可以采一组足够多的数据,找出最大值和最小值相减,这是ADC 转换结果中跳动的码值,然后转换为位数,就可以或许得到峰峰值区分率,也就是无跳动的 区分率,与数据手册中相比就可以了。假设测试结果与数据手册的指标相近,那么就正常, 假设相差很远,就要认真检查电路和PCB 设计了。问题:在使用多通道
5、SIGMA-DELTA ADC 时,通道切换的速度很慢?答案:数据手册上所示的数据输出速率指的是在对同一通道进展连续采样时的输出数据速率。一旦进展了通道切换,ADC 内部的sigma-delta 的调制器以及数字滤波器要有确定的建立时 间。大多数ADC 内部的数据滤波器是sinc3 滤波器,所以通道切换后会需要3 个数据输出的时间才能建立起来。对于ADC 在通道转换后,DRDY 信号会在滤波器完全建立起来以后才会有效,所以用户没有必要把前三次的转换结果丢掉。但是对于AD7732/4/8/9 系列产品,它们的设计是经过特别设计处理的,所以它的通道切换速度以及转换速度格外快,适用于多通道快速切换采
6、样的应用。要了解更具体的内容,请参见ADI 网站上的应用笔记AN-665“Channel Switching Using -ADCs”。问题:什么状况下要使用内部的BUFFER?答案:Sigma-Delta ADC 的前端是开关电容构造的。这种构造在稳定状态下具有比较大的输入阻抗,但是当它工作在开和关切换的状况下,会需要确定的充电电流。这个电流的大小与采样频率,输入信号的差分电压和输入电容的大小有关。假设不用内部的buffer,那么这个动态的负载会对外部的电阻和电容的大小有限制。假设外部的电阻电容值太大的话,在AD C 采样阶段,输入信号就不能对ADC 的输入电容进展足够的充电,因此会造成AD
7、C 的增益误差。对于在不使用内部 buffer 的状况下所能允许的最大外部电阻电容值以及它带来的误差,都会在数据手册中有说明。假设你的前端的输出阻抗及电容较大,请使用内部Buffer.要了解更多内容,请参考ADI 网站的技术资料“Industrial Converter Technical Note ICV002 Input Buffers on -ADCs”。问题:怎样使用 50/60Hz 抗工频干扰功能?答案:要使用ADC 的 50/60Hz 抗工频干扰的功能,只需设置ADC 内部的滤波器参数。在某种特定滤波器设置下,内部数字滤波器的响应会在 50/60Hz 频率下有较强抑制。对于不同器件
8、,请参见数据手册。以 AD7799 为例,在数字滤波器设置为 19.6Hz 的输出数据速率时, 只对 60Hz 具有抑制,为 90dB。而当数字滤波器设为 16.7Hz 时,只对 50Hz 有抑制,为 80 dB。当滤波器设为 4.17Hz 时,对 50Hz 和 60Hz 都具有 74dB 的抑制。所以不同的滤波器设置,对 50/60Hz 的抑制效果是不同的。在某些滤波器的设置下,对50/60Hz 根本没有抑制。要了解更具体的内容,请参见 ADI 网站上的应用笔记AN-611 “50 Hz/60 Hz Rejection on - ADCs”。问题:我的信号是双极性的信号,能不能直接输入到单电
9、源供电的ADC?答案:首先,我们要先对我们的输入信号有准确的理解。一般在差分输入的状况下,会造成误会。对于差分信号来讲,所谓的双极性是指的相对双极性,还是针对于地确实定双极性信 号?数据手册上对于差分状况下的双极性输入范围的定义,如+/-20mV, +/-80mV, +/-1.25V 或者+/-2.5V 的输入信号范围,是指的差分信号的差值,也就是说差分信号的正端 AIN+与负端 AIN-的差可以是正的,也可以是负的,但是这对差分信号的对地确定电压值不愿定是负的。举个例子,差分信号正端AIN+的输入范围是 1V 到 3V,差分信号负端AIN-的输入信号范围是 3V 到 1V,那么差分输入信号的
10、范围是2V 到 2V。可以看到,差分信号的范围是-2V 到 2V 的双极性信号, 但它们各自确实定电平都是正的。所以在输入ADC 前确定要知道差分输入信号确实定电压和差值。那么单电源供电的ADC 能不能处理确定电压是负的信号呢?这取决于你有没有使能内部的缓冲器。假设没有使能 ADC 内部的缓冲器,ADC 的输入可以是负的,可以到-30mV。假设使能了内部缓冲器,那么输入的模拟信号确定是正的,并且要 大于某一电压,具体输入范围,请参见数据手册。所以,一旦使用了内部缓冲器,请确定留意输入信号的对地确实定电压值的范围。但是对于AD7732/4,这两颗芯片的模拟输入有特别处理,可以处理双极性的输入信号
11、。ADI 的有些ADC 可以双电源供电,AD7710, AD7711 和AD7712,在双电源供电状况下, 可以输入双极性信号。问题:什么是 CHOP 模式,它有什么作用?答案:CHOP 模式主要是用来去除ADC 的偏移误差,包括在温度变化状况下和电源电压变化的状况下产生的任何偏移误差,同时也能去除一些低频的噪声。CHOP 的实现方法是不停的交换ADC 差分输入的两端,然后把没交换前的结果和交换后的测量结果进展平均,就可以得到去掉偏移误差的结果。但是请留意,使用CHOP 模式以后,ADC 的数据输出速率在一样滤波器参数设置的时候会不同。具体请参见数据手册。要了解更多的关于CHOPPING 的工
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