仿真ADC的前端

最新更新时间:2015-09-22来源: EEWORLD关键字:ADC 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
作者:Bonnie Baker
 
逐次逼近、模数转换器 (SAR-ADC) 很简单直接,用户将模拟电压接在输入端上 (AINP, AINN, REF),会看到一个输出数字代码,这个代码表示相对于基准的模拟输入电压。
 
此时,用户也许很想分析一下转换器的技术规格,来验证转换器的运行是否符合数据表中的标准。尤其当用户发现不够快的时候,更需要确定转换器是否已经接收到内部正确的模拟信号。
 
用户可以通过使用仿真工具来预测发生这些问题的可能性,并解决这些问题。ADC模拟输入级仿真的确定依赖于电压和电流的准确度。正是在这个方面,模拟SPICE宏模型能够发挥作用。PCB数字信号完整性取决于定时、电压-电流电平、以及寄生效应。而数字IBIS模型在这方面会比较有用。我们会在下个月来谈一谈IBIS,不过让我们先解决ADC的仿真环境。
 
针对ADC的SPICE仿真
 
将信号传送到ADC中的试错法是比较耗时的,并且不一定会起作用。如果用户的模拟输入引脚在转换器正在捕捉电压信息的关键时间点上不稳定,这就不太可能获得正确的输出数据。SPICE模型使你能够进行的第一步操作就是验证全部的模拟输入,这样的话,就不会有错误信号进入到你的转换器中了。
 
我们来仔细看一看一款与ADS8860相似的典型串行、伪差分SAR-ADC器件(图1)。


 
图1 ADS8860是一款伪差分输入,1MHz,16位SAR-ADC。
 
这款器件的TINA-TI SPICE模型使用户能够仿真进入转换器的模拟信号所产生的效果。借助于这款模型,以及AINP、AINM、REF上合适的驱动器运算放大器模型,在用户进行实际的PCB操作之前,确定是否能够实现良好转换。ADC宏模型的重要性在于,它能够准确地描述转换器输入端子的特性。驱动AINP、AINN和REF的运算放大器还必须准确地模拟它们的开环输出电阻 (Ro)。
 
我们来仔细看一看这款宏模型的工作方式。这款转换器宏模型用55pF采样电容器对正、负输入进行分别采样。此器件转换AINP和AINN上两个已采样值之间的电压差。如仿真结果所示,此模型必须在采集周期结束时至少稳定在一个最低有效位 (LSB) 的一半。对于这款16位转换器来说,一个LSB的一半等于REF / 216。
 
电压基准引脚,REF,需要在转换过程期间,或者在CONVST引脚变为高值前,出现稳定电压(图2)。在CONVST为低电平时,转换器正在采集输入信号(采集模式)。SAR-ADC宏模型具有1MHz的时钟,并且的确产生了CONVST信号。转换器的整个转换时间内,在位转换周期结束时,电压基准引脚必须稳定在LSB一半的水平上。


 
图2在这个支持三线制运行的三线制定时图中,CONVST的作用是芯片选择。


 
图3中针对ADS8860的TINA-TI模型对AINP和AINN上的输入信号进行采样,并且给出模型的AINPsmpl和AINMsmpl上的采样结果。
 
图3上图为SAR-ADC的TINA-TI宏模型。
 
在图4中,AINP上的输入等于3V,基准电压等于4.096V。在用户测试输入信号的准确性时,将ADS8860 TINA-TI电路设置为感测放大器驱动器,AMP_OUT_sig的输出,与其输出信号,AINPsmpl之间的差异。在观察这个差异时,检查采样时间结束时,或者在CONVST引脚刚刚变为高电平之前的区域。核实这个信号是否少于LSB的一半。
 


图4这个设置用于TINA-TI电路监视模拟与基准输入。
 
一旦用户已经检查了针对准确性的模拟输入功能,之后就需要检查电压基准引脚的稳定性。在用户测量REF引脚的准确度时,测量电压基准输出 (VF1) 和THS4281放大器输出 (AMP_OUT_ref) 之间的电压差。确保用VERR1的值来移除电压基准 (REF5040) 和运算放大器 (THS4281) 产生的偏移误差。在进行这些操作的同时,使用iref1电流表检查电流峰值刚刚出现之前的电压电平。
 
结论
 
对于SAR-ADC的仿真比较复杂。目前来看,还没有准确模拟整个器件的完整转换器模型。现有资源是一个仿真模拟输入引脚稳定性的模拟SPICE文件。有了它,用户就有了一款强大工具,使用户能够解决其中一个最关键、最棘手的转换器问题。
 
不过,这还远远不够。你仅仅仿真了ADC的模拟部件。我们将在下个月谈一谈如何仿真转换器的数字输入/输出。
关键字:ADC 编辑:冀凯 引用地址:仿真ADC的前端

上一篇:极端环境推动设计创新
下一篇:精准差分放大器驱动20位ADC并消耗不到 2mA

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 21:03

ADC 模数转换
本工程板级支持包文件适用于野火stm32f429 开发板。 STM32F429IGT6 有 3 个 ADC,每个 ADC 有 12位、10 位、8 位和 6位可选,每个 ADC 有 16个外部通道。另外还有两个内部 ADC 源和 V BAT 通道挂在 ADC1上。ADC具有 独立模式、双重模式和三重模式。 ADC 功能框图 1. 电压输入范围 ADC 输入范围为:V (REF-) ≤ V (IN) ≤ V (REF+) ; V (SSA) 和 V (REF-) 常接地,V (REF+) 和V (DDA) 接3.3V,即可获得0~3.3V 的输入电压范围; 2. 输入通道 外部的16 个通道在转换的时候又分为规
[单片机]
<font color='red'>ADC</font> 模数转换
STM32F1的ADC2如何使用DMA功能 USART过载错误Overrun error
Ⅰ ADC2如何使用DMA功能 上一篇文章说了关于ADC使用DMA的功能,单ADC(只使用ADC1,或者只使用ADC2)采集多条通道,可以使用规则多利用DMA功能实现。 但是,只有ADC1和ADC3拥有DMA功能,而ADC2没有DMA功能,如何实现使用DMA功能采集数据呢? 这个问题大家不必担心,ST这么大的公司,这种基本的功能,肯定是有办法解决的。 其实这问题在参考手册中都能找到答案。答案简单概括就是:使用双ADC模式,由ADC2转化的数据可以通过双ADC模式,利用ADC1的DMA功能传输。 在有2个或以上ADC模块的产品中,可以使用双ADC模式。在双ADC模式里,根据ADC1_CR1寄存器中UALMOD 位所选的模
[单片机]
STM32F1的<font color='red'>ADC</font>2如何使用DMA功能 USART过载错误Overrun error
奥地利微电子推出电源管理单元
全球领先的通信、工业、医疗和汽车领域模拟集成电路设计者及制造商奥地利微电子公司宣布,推出一款具有先进音频特性的高集成度电源及音频管理单元 AS3650 。该产品的规格是与 SiRF Technology Inc. 密切合作而开发设计,非常适用于采用 SiRF 导航处理器的 PND 系统。 AS3650 电源及音频管理单元可为整个系统提供电源管理、电池管理、线性及 USB 充电、适合各种屏幕尺寸的背光驱动器及触摸屏接口。此外,该款 IC 还提供高性能的音频功能,在单颗器件内整合了音频 DAC 、 ADC 、混音器及若干音频输入和输出。这些特性外加 AS3650 的突出功能
[新品]
揭开Σ-ΔADC的神秘面纱
       越来越多的应用,例如过程控制、称重等,都需要高分辨率、高集成度和低价格的ADC。 新型Σ-Δ转换技术恰好可以满足这些要求。然而,很多设计者对于这种转换技术并不十分了解,因而更愿意选用传统的逐次比较ADC。Σ-Δ转换器中的模拟部分非常简单(类似于一个1bit ADC),而数字部分要复杂得多,按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于更接近于一个数字器件,Σ-ΔADC的制造成本非常低廉。    一、Σ-ΔADC工作原理   要理解Σ-ΔADC的工作原理,首先应对以下概念有所了解:过采样、噪声成形、数字滤波和抽取。    1. 过采样   首先,考虑一个传统ADC的频域传输特性。输入一个正弦信号,然后
[电源管理]
揭开Σ-Δ<font color='red'>ADC</font>的神秘面纱
A/D转换器测试技术及发现ADC中丢失的代码
A/D转换器的量化噪声、丢失位、谐波失真以及其他非线性失真特性都可以通过分析转换器输出的频谱分量来判定。 确定由上述这些非线性特性所引起的转换器性能的下降并不困难,因为这些都呈现为A/D转换器的输出噪声中的一些杂散频谱分量以及背景噪声的增加。传统的测量方法是将模拟的正弦电压加到A/D转换器的输入端,然后测量转换器的数字化时域输出采样的频谱。 可以利用FFT来计算A/D转换器输出采样的频谱,但是为了改善频谱测量的灵敏度,必须将FFT频谱泄漏减到最小。但对于高性能的A/D转换器测试,传统的时域开窗无法足够地降低FFT泄漏。 解决FFT泄漏的诀窍是采用频率是A/D转换器时钟频率整数倍的模拟正弦输入电压,如图1(a)
[测试测量]
A/D转换器测试技术及发现<font color='red'>ADC</font>中丢失的代码
ADC输入阻抗信号链设计总结
了解转换器阻抗是信号链设计的一个重要内容。总之,若非真正需要,为什么要浪费大笔资金去购买昂贵的测试设备,或者费力去测量阻抗?不如使用数据手册提供的RC并联组合阻抗并稍加简单计算,这种获取转换器阻抗曲线的方法更快捷、更轻松。   还应注意,工艺电阻容差可高达±20%。即使费尽辛苦去测量任何器件的输入或输出阻抗,也只能获取一个数据点(当然,除非测量多个批次的许多器件随温度和电源电压变化的情况)。请使用数据手册中的仿真R||C值,它提供了关于特征阻抗与频率关系的足够信息,由此可以设计出正常工作的信号链。
[模拟电子]
数字X射线技术帮助改进诊断图像质量
      数字X射线正在改变放射科的工作方式。这项技术能够减少患者的辐射照射、改进诊断的图像质量,而且同传统的X射线系统相比,可以减少数千美元的化学处理费用。       数字X射线的成形可被分为直接转换和间接转换。直接转换利用基于硒的面板将非吸收光子直接转换为电荷,如图1所示。间接转换利用闪烁材料将光子转换为光,然后利用光电二极管、CCD或CMOS成像传感器将光转换为电信号,如图2所示。不论X射线能量如何转换为电信号,都必须从模拟信号转换为数字信号,才能进行图像处理。虽然整个图像的更新速率相对较低(15~120帧/秒),探测器却包含数百万个像素,在保证低成本与低功耗的前提下,实现高速信号的准确转换以及保持读数的
[医疗电子]
PIC单片机模/数转换器ADC模块的设计思路及电路设计
PIC16F877单片机的ADC内部结构如图1所示。40引脚封装芯片与28引脚封装芯片的区别主要在于模拟口的数量不同,28引脚封装芯片没有AN5~AN7模拟量输入通道,其他各部分的功能和组成关系相同。PIC16F877单片机的ADC内部结构图如图2所示。   图1 主程序及中断程序流程   图2 PIC16F877单片机的ADC内部结构图   PIC16F877单片机内部嵌入的ADC模块具有10位数字量精度,共有8个模拟通道,与ADO模块有关的寄存器共有11个,其专用的4个寄存器分别为:ADCCON0、ADCCON1、ADRESH及ADRESL。   源阻抗(RS)和内部采样开关(RSS
[单片机]
PIC单片机模/数转换器<font color='red'>ADC</font>模块的设计思路及电路设计
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved