类型的ADC引用和如何使用它们
模拟信号的数字化测量要求ADC量化水平所需的时域信号在某些频率范围。选择ADC精密测量应用程序使用ADC的不是故事的全部。事实上,有一个重要的考虑在选择ADC:电压参考。在ADC电路,参考信号作为基准比较水平,和稳定的参考电压源,将决定你的测量的准确性。
精确引用并不总是需要用于ADC,和新手设计师很可能只会将ADC参考销连接到电源。这可能是在非常简单的ADC的应用程序,如系统高动态范围(第三),高信噪比,低分辨率和稳定的温度。在其他情况下,哪里有潜力量化误差在高分辨率遥感系统对低信噪比信号,ADC引用方法变得非常重要。
在这篇文章中,我们来看看两种常见的方法来提供一个参考电压ADC:精密参考组件(可在标准集成电路包装)和比率计连接系统电源。
ADC的引用是什么?
所有adc操作通过比较感觉输入电压与参考电压。在最简单的拓扑结构,这是用一个运放电路,不断比较的输入参考电压的比例值。参考电压确定最高的信号电平ADC可以转换,和所有量化数字输出从ADC将一些比这个输入参考电压。因此,参考电压水平的准确性是十分关注的,当需要精密测量。
一些adc内部参考,或者他们可以配置为使用一个内部或外部引用。有一些优势为ADC使用外部引用,最主要是定心精度。如果你选择一个外部引用,可以保证更大的稳定性对权力和温度变化,这两个标准的方法是使用一种精密基准电压或比率计参考。
精密基准电压集成电路
集成电路的设计是将一个输入电压源(可能吵)到一个高度稳定的电压源在一个特定的值。然后连接到ADC输出参考电压销。PCB布局的最佳实践是路线的输出精度基准电压输入作为一个小铁销,理想的屏蔽与相邻地面层和在同一层。
在这种拓扑中,传感器励磁/读出分支电路不需要有相同的电源作为参考。然而,这些可能是相同的电源,都是独立下台的主要电源。
这些引用是为了很低漂移和相对noise-immune,尤其是在输入功率铁路噪声。换句话说,他们供应的电压不应改变在系统操作。因此,他们可以更准确的职能参考电压比当一个人需要一个内部参考。
比率计参考
在这种类型的ADC参考,同样的电源用于激发你的传感器或模拟信号源还用于ADC的参考电压。这种连接的一个例子如下所示。在这种情况下,如果输入电压大于参考电压所需的ADC,您可以通过参考电压通过电阻分压器(V-div)。这将减少输入电压通过特定的比率,同时确保没有进行任何低频波动的参考电压。
比率计ADC参考拓扑。
比率计只引用适当的被测信号的情况下提供的传感器励磁电压源。注意,在上面的拓扑,您可以使用精密基准电压,如果你想要的,比率计引用不是必需的,但是比率计方法确实给一些好处。
的主要受益比率计ADC参考相比,使用精密基准电压是规模较小的系统。只要电源稳定,精密电阻(公差0.1%)用于分压器,ADC参考可以非常稳定。
接下来,如果有任何波动在电力系统中,如短暂的电压下垂,参考按比例将会下降(假定传感器励磁/读出分支电路是线性的)。因此,测量系统仍然有相同的动态范围。这里的危险是,输入电压会枯萎,但激发/读出分支电路的噪声地板保持不变。如果发生这种情况,有两种可能的结果:
- 如果采样信号已经在高端的ADC输入范围,你可能然后饱和ADC的输入和获得最大错误的阅读。这可能发生,如果不改变信号激励/读出电源在功率下垂。
- 如果采样信号也经历一个功率下垂,然后信号的信噪比的值会减少当发生电压下垂时,这就增加了量子化错误的机会。
其他混合信号电路板和传感器设计技巧
混合信号系统将经常使用adc进行传感器数据捕捉和精密测量,这些传感器系统通常会运行在低频率范围。这些通常是高kHz范围到兆赫范围,以免被敏感无线电通信协议(从sub-GHz和5 - 6 GHz无线系统大部分时间)。
- 确保你理解数字接口的返回路径ADC
- 使用一个坚实的地平面;不要一个接地网络分成区域,除非你的传感器接口具有低信噪比和较低的频率
- 实现最佳电力系统设计实践的数字接口
- 如果需要,降低ADC的数字接口(通常SPI I2C实现)与一个RC电路(输入)或串联电阻器(输出)
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