adc的參數的定義_第1頁
adc的參數的定義_第2頁
adc的參數的定義_第3頁
adc的參數的定義_第4頁
adc的參數的定義_第5頁
已閱讀5頁,還剩1頁未讀 繼續免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

adc的參數分辯率(Resolution)指數字量變化一個最小量時模擬信號的變化量,定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度,通常以數字信號的位數來表示。轉換速率(ConversionRate)是指完成一次從模擬轉換到數字的AD轉換所需的時間的倒數。積分型AD的轉換時間是毫秒級屬低速AD,逐次比較型AD是微秒級屬中速AD,全并行/串并行型AD可達到納秒級。采樣時間則是另外一個概念,是指兩次轉換的間隔。為了保證轉換的正確完成,采樣速率(SampleRate)必須小于或等于轉換速率。因此有人習慣上將轉換速率在數值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps,表示每秒采樣千/百萬次(kilo/MillionSamplesperSecond)。量化誤差(QuantizingError)由于AD的有限分辯率而引起的誤差,即有限分辯率AD的階梯狀轉移特性曲線與無限分辯率AD(理想AD)的轉移特性曲線(直線)之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數字量的模擬變化量,表示為1LSB、1/2LSB。偏移誤差(OffsetError)輸入信號為零時輸出信號不為零的值,可外接電位器調至最小。滿刻度誤差(FullScaleError)滿度輸出時對應的輸入信號與理想輸入信號值之差。線性度(Linearity)實際轉換器的轉移函數與理想直線的最大偏移,不包括以上三種誤差。其他指標還有:絕對精度(AbsoluteAccuracy),相對精度(RelativeAccuracy),微分非線性,單調性和無錯碼,總諧波失真(TotalHarmonicDistotortion縮寫THD)和積分非線性。AD的選擇,首先看精度和速度,然后看是幾路的,什么輸出的比如SPI或者并行的,差分還是單端輸入的,輸入范圍是多少,這些都是選AD需要考慮的DA呢,主要是精度和輸出,比如是電壓輸出啊,4-20mA電流輸出啊,等等。DSP呢,用來計算嘛,所以主要是看運算能力了,當然,外圍的接口也是需要考慮的。個人看法,TI的單DSP處理能力還可以,ADI的多DSP聯合使用的優點特別突出,當然了,不同檔次的DSP的運算能力和速度都是有很大差別的。工程師在進行電路設計時,面對林林總總的AD/DA芯片,如何選擇你所需要的器件呢?這要綜合設計的諸項因素,系統技術指標、成本、功耗、安裝等,最主要的依據還是速度和精度。精度與系統中所測量控制的信號范圍有關,但估算時要考慮到其他因素,轉換器位數應該比總精度要求的最低分辯率高一位。常見的AD/DA器件有8位,10位,12位,14位,16位等。速度應根據輸入信號的最高頻率來確定,保證轉換器的轉換速率要高于系統要求的采樣頻率。通道有的單芯片內部含有多個AD/DA模塊,可同時實現多路信號的轉換;常見的多路AD器件只有一個公共的AD模塊,由一個多路轉換開關實現分時轉換。數字接口方式接口有并行/串行之分,串行又有SPI、I2C、SM等多種不同標準。數值編碼通常是二進制,也有BCD(二~十進制)、雙極性的補碼、偏移碼等。模擬信號類型通常AD器件的模擬輸入信號都是電壓信號,而DA器件輸出的模擬信號有電壓和電流兩種。同時根據信號是否過零,還分成單極性(Unipolar)和雙極性(Bipolar)。電源電壓有單電源,雙電源和不同電壓范圍之分,早期的AD/DA器件要有+15V/-15V,如果選用單+5V電源的芯片則可以使用單片機系統電源。基準電壓有內、外基準和單、雙基準之分。功耗一般CMOS工藝的芯片功耗較低,對于電池供電的手持系統對功耗要求比較高的場合一定要注意功耗指標。封裝常見的封裝是DIP,現在表面安裝工藝的發展使得表貼型SO封裝的應用越來越多。跟蹤/保持(Track/Hold縮寫T/H)原則上直流和變化非常緩慢的信號可不用采樣保持,其他情況都應加采樣保持。滿幅度輸出(Rail-toRail)新近業界出現的新概念,最先應用于運算放大器領域,指輸出電壓的幅度可達輸入電壓范圍。在DA中一般是指輸出信號范圍可達到電源電壓范圍。(國內的翻譯并不統一,如“軌-軌”、“滿擺幅”)ApertureDelayAperturedelayisthetimefromanedgeoftheinputclockoftheADCuntilthetimetheADCactuallytakesthesample.Thesmallerthisnumber,thebetter.ApertureJitterTheuncertaintyintheaperturedelay.Thismeanstheaperturedelaytimechangesalittlebiteachtime,andthatlittlebitofchangeistheaperturejitter.主要針對高精度測量類的AD.1:參考電壓需要足夠精確,推薦使用外部高精準參考電壓。2:如果PGA可調,增益系數一般是越小噪聲越低。3:一般最好用到滿量程,此時AD精度不浪費。4:如果有偏置,需要進行自校。5:請注意在使用DEMO板調試時,會由調試口導入PC噪聲,由信號連接線導入外部噪聲,因此建議使用屏蔽電纜傳輸信號。6:板上注意模擬電源和數字電源,以及模擬地和數字地要分開,減少耦合噪聲路徑。7:使用差分輸入可以減少共模噪聲,但是差模噪聲會增大。8:如果是片內集成AD的MCU,支持高速時鐘,如果不影響性能,內部工作時鐘越低,對您的AD采樣引起的干擾越小,如果是板上就需要注意走線和分區。9:信號輸入前級接濾波電路,一般一階RC電路較多,注意Fc=l/1000~l/100采樣頻率,電阻和電容的參數注意選取.信號接入后級接濾波電路最好采用sinc濾波方式?注意輸入偏置電流會限制您外部的濾波電阻阻值的大小。RxIb<1LSB。有的片內AD還有集成輸入Buffer,有助與抑制您的噪聲,一般是分兩當,看輸入信號范圍和滿量程之間的關系。AD分為很多中,SAR,FLASH,并行比較型,逐次逼近型,Deltasigma型,一般是速度越高,精度越高越貴,所以ADI之類的公司一直那么富裕,賺黑錢 ADC和DAC應用中被忽略的幾個關鍵參數在前面一個討論7135的貼子里,提到了INL、DNL等幾個參數,可是似乎知道這幾個參數意義的朋友并不多。說起來都是教科書害人。幾乎所有的教科書、參考書、文獻選編都只關心模數器件的分辨率和速度,而忽略了器件的精度。而關系到器件精度的兩個非常重要的參數就是INL值和DNL值。小弟覺得非常有必要專門寫一篇貼子來普及一下模數器件精度這個重要的概念。說精度之前,首先要說分辨率。最近已經有貼子熱門討論了這個問題,結論是分辨率決不等同于精度。比如一塊精度0.2%(或常說的準確度0.2級)的四位半萬用表,測得A點電壓1.0000V,B電壓1.0005V,可以分辨出B比A高0.0005V,但A點電壓的真實值可能在0.9980~1.0020之間不確定。那么,既然數字萬用表存在著精度和分辨率兩個指標,那么,對于ADC和DAC,除了分辨率以外,也存在精度的指標。模數器件的精度指標是用積分非線性度(IntegralNonLiner)即INL值來表示。也有的器件手冊用Linearityerror來表示。他表示了ADC器件在所有的數值點上對應的模擬值,和真實值之間誤差最大的那一點的誤差值。也就是,輸出數值偏離線性最大的距離。單位是LSB(即最低位所表示的量)。比如12位ADC:TLC2543,INL值為1LSB。那么,如果基準4.095V,測某電壓得的轉換結果是1000,那么,真實電壓值可能分布在0.999~1.001V之間。對于DAC也是類似的。比如DAC7512,INL值為8LSB,那么,如果基準4.095V,給定數字量1000,那么輸出電壓可能是0.992~1.008V之間。下面再說DNL值。理論上說,模數器件相鄰量個數據之間,模擬量的差值都是一樣的。就相一把疏密均勻的尺子。但實際并不如此。一把分辨率1毫米的尺子,相鄰兩刻度之間也不可能都是1毫米整。那么,ADC相鄰兩刻度之間最大的差異就叫差分非線性值(DifferencialNonLiner)。DNL值如果大于1,那么這個ADC甚至不能保證是單調的,輸入電壓增大,在某個點數值反而會減小。這種現象在SAR(逐位比較)型ADC中很常見。舉個例子,某12位ADC,INL=8LSB,DNL=3LSB(性能比較差),基準4.095V,測A電壓讀數1000,測B電壓度數1200。那么可判斷B點電壓比A點高197~203mV(二者相減=200,但DNL=+/-3,那么相差值實際上等于200+/-3即197到203之間)。而不是準確的200mV。對于DAC,也是一樣的,某DAC的DNL值3LSB。那么,如果數字量增加200,實際電壓增加量可能在197~203mV之間。很多分辨率相同的ADC,價格卻相差很多。除了速度、溫度等級等原因之外,就是INL、DNL這兩個值的差異了。比如AD574,貴得很,但它的INL值就能做到0.5LSB,這在SAR型ADC中已經很不容易了。換個便宜的2543吧,速度和分辨率都一樣,但INL值只有1~1.5LSB,精度下降了3倍。另外,工藝和原理也決定了精度。比如SAR型ADC,由于采用了R-2R或C-2C型結構,使得高權值電阻的一點點誤差,將造成末位好幾位的誤差。在SAR型ADC的2、點附近,比如128、1024、2048、切換權值點阻,誤差是最大的。1024值對應的電壓甚至可能會比1023值對應電壓要小。這就是很多SAR型器件DNL值會超過1的原因。但SAR型ADC的INL值都很小,因為權值電阻的誤差不會累加。和SAR型器件完全相反的是階梯電阻型模數/數模器件。比如TLC5510、DAC7512等低價模數器件。比如7512,它由4095個電阻串聯而成。每個點阻都會有誤差,一般電阻誤差5%左右,當然不會離譜到100%,更不可能出現負數。因此這類器件的DNL值都很小,保證單調。但是,每個電阻的誤差,串聯后會累加,因此INL值很大,線性度差。這里要提一下雙積分ADC,它的原理就能保證線性。比如ICL7135,它在40000字的量程內,能做到0.5LSB的INL值(線性度達到1/80000!!)和0.01LSB的DNL直這兩個指標在7135的10倍價錢內,是不容易被其他模數器件超越的。所以7135這一類雙積分ADC特別適合用在數字電壓表等需要線性誤差非常小的場合。還要特別提一下基準源。基準源是測量精度的重要保證。基準的關鍵指標是溫飄,一般用ppm/K(partpermillion)來表示。假設某基準30ppm/K,系統在20~70度之間工作,溫度跨度50度,那么,會引起基準電壓30*50=1500ppm的漂移,從而帶來0.15%的誤差。溫漂越小的基準源越貴,比如30ppm/K的431,七毛錢;20ppm/K的385,1塊5;10ppm/K的MC1403,4塊5;1ppm/K的LM399,14元;0.5ppm/K的LM199,130元。該死的教科書害了一代學生。說起來好笑的一個現象:我這邊新來的學生大多第一次設計ADC電路的時候,基準直接連VCC,還理直氣壯的找來N本教科書,書上的基準寫了個網標:+5V。天下的書互相抄,也就所有的學校的教科書都是基準接5V。教科書把5V改成5.000V多好?學生就會知道,這個5V不是VCC。或者提一下基準需要高穩定度,也好啊!最后說一下Sigma-Delta型ADC,它比較特殊,對于精度,一般用直接用線性度表示,比如0.0015%.不說差分非線性值,而直接用有效分辨率來表示。此外,Sigma-Delta型ADC還存許多怪脾氣,難伺候。我準備專門開一個貼子介紹Sigma-Delta型ADC應用中被忽略的重要問題。好文受教,我來作作后勤工作總結:INL(IntergerNonLinear,Linearityerror)精度。理解為單值數據誤差,對應該點模擬數據由于元器件及結構造成的不能精確測量產生的誤差。DNL(DifferentialNonLinear)差分非線性值。理解為刻度間的差值,即對每個模擬數據按點量化,由于量化產生的誤差。例子:(1)INL,精度比女口12位ADC:假設基準Vref=4.095V,那么lLSB=Vref/2人12=0.001V。如果精度為1LSB,則它的單值測量誤差0.00lV*1=0.00lV,比如測量結果1.000V,實際在1.000+/-0.001V范圍。如果精度為8LSB,則他的單值測量誤差0.001V*8=0.008V,比如測量結果1.000V,實際在1.000+/-0.008V范圍(2)DNL,差分非線性值比女口12位ADC:

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論