選型必備:選擇轉(zhuǎn)換器必考慮的九項(xiàng)ADC技術(shù)指標(biāo)
發(fā)布時(shí)間:2015-11-24 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】NSD可以通過已知的采樣速率、輸入范圍、SNR和輸入阻抗計(jì)算得出(dBm/Hz)。已知這些參數(shù),便可選擇一款轉(zhuǎn)換器來匹配前端電路的模擬性能,這種選擇ADC的方法比僅僅列出分辨率更有效。
分辨率,可能是最易被誤解的技術(shù)指標(biāo),它表示輸出位數(shù),但不提供性能數(shù)據(jù)。部分?jǐn)?shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)列出有效位數(shù)(ENOB),它使用實(shí)際SNR測(cè)量來計(jì)算轉(zhuǎn)換器的有效性。一種更加有用的轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)是噪 聲頻譜密度(NSD),單位為dBm/Hz或HznV。NSD可以通過已知的采樣速率、輸入范圍、SNR和輸入阻抗計(jì)算得出(dBm/Hz)。已知這些參數(shù),便可選擇一款轉(zhuǎn)換器來匹配前端電路的模擬性能,這種選擇ADC的方法比僅僅列出分辨率更有效。
許多用戶還會(huì)考慮雜散和諧波性能,這些都與分辨率無關(guān),但轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)人員一般要調(diào)整他們的設(shè)計(jì),使諧波與分辨率相一致。
電源抑制(PSR)測(cè)量電源紋波如何與ADC輸入耦合,顯現(xiàn)在其數(shù)字輸出上。如果PSR有限,相對(duì)于輸入電平,電源線上的噪聲將僅會(huì)受到30至50dB的抑制。
一般而言,電源上的無用信號(hào)與轉(zhuǎn)換器的輸入范圍相關(guān)。例如,如果電源上的噪聲是20mVrms,而轉(zhuǎn)換器輸入范圍是0.7Vrms,,則輸入上的噪聲是 –31dBFS。如果轉(zhuǎn)換器的PSR為30dB,則相干噪聲會(huì)在輸出中顯現(xiàn)為一條–61dBFS譜線。在確定電源將需要多少濾波和去耦時(shí),PSR尤其有用,PSR在醫(yī)療應(yīng)用或工業(yè)應(yīng)用等高噪聲環(huán)境中非常重要。
圖1
共模抑制(CMR)測(cè)量共模信號(hào)存在時(shí)所引起的差模信號(hào)。許多ADC采用差分輸入來實(shí)現(xiàn)對(duì)共模信號(hào)的高抗擾度,因?yàn)椴罘州斎虢Y(jié)構(gòu)本身能抑制偶數(shù)階失真產(chǎn)物。
與PSR一樣,電源紋波、接地層上產(chǎn)生的高功率信號(hào)、混頻器和RF濾波器的RF泄漏以及能夠產(chǎn)生高電場(chǎng)和磁場(chǎng)的應(yīng)用會(huì)引入共模信號(hào),雖然許多轉(zhuǎn)換器未規(guī)定CMR,但他們通常具有50至80dB的CMR。
時(shí)鐘相關(guān)技術(shù)指標(biāo),盡管比較重要,但并不總是作出規(guī)定,而且可能難以確定。
圖2.輸入時(shí)鐘與采樣噪聲的關(guān)系
時(shí)鐘壓擺率是實(shí)現(xiàn)額定性能所需的最小壓擺率。多數(shù)轉(zhuǎn)換器在時(shí)鐘緩沖器上有足夠的增益,以確保采樣時(shí)刻界定明確,但如果壓擺率過低使得采樣時(shí)刻很不確定,將產(chǎn)生過量噪聲。如果規(guī)定最小輸入壓擺率,用戶應(yīng)滿足該要求,以確保額定噪聲性能。
孔徑抖動(dòng)是ADC的內(nèi)部時(shí)鐘不確定性。ADC的噪聲性能受內(nèi)部和外部時(shí)鐘抖動(dòng)限制。
在典型的數(shù)據(jù)手冊(cè)中,孔徑抖動(dòng)僅限轉(zhuǎn)換器。外部孔徑抖動(dòng)以均方根方式與內(nèi)部孔徑抖動(dòng)相加。對(duì)于低頻應(yīng)用,抖動(dòng)可能并不重要,但隨著模擬頻率的增加,由抖動(dòng)引起的噪聲問題變得越來越明顯。如果不使用充足的時(shí)鐘,性能將比預(yù)期要差。
除由于時(shí)鐘抖動(dòng)而增加的噪聲以外,時(shí)鐘信號(hào)中與時(shí)鐘不存在諧波關(guān)系的譜線也將顯現(xiàn)為數(shù)字化輸出的失真。因此,時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)具有盡可能高的頻譜純度。
孔徑延遲是采樣信號(hào)的應(yīng)用與實(shí)際進(jìn)行輸入信號(hào)采樣的時(shí)刻之間的時(shí)間延遲。此時(shí)間通常為納秒或更小,可能為正、為負(fù)或甚至為零。除非知道精確的采樣時(shí)刻非常重要,否則孔徑延遲并不重要。
轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換延遲是兩個(gè)密切相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。轉(zhuǎn)換時(shí)間一般適用于逐次逼近型轉(zhuǎn)換器(SAR),這類轉(zhuǎn)換器使用高時(shí)鐘速率處理輸入信號(hào),輸入信號(hào)出現(xiàn)在輸出上的時(shí)間明顯晚于轉(zhuǎn)換命令,但早于下一個(gè)轉(zhuǎn)換命令。轉(zhuǎn)換命令與轉(zhuǎn)換完成之間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。
轉(zhuǎn)換延遲通常適用于流水線式轉(zhuǎn)換器。作為測(cè)量用于產(chǎn)生數(shù)字輸出的流水線(內(nèi)部數(shù)字級(jí))數(shù)目的技術(shù)指標(biāo),轉(zhuǎn)換延遲通常用流水線延遲來規(guī)定。通過將此數(shù)目乘以應(yīng)用中使用的采樣周期,可計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)換時(shí)間。
喚醒時(shí)間,為了降低功耗敏感型應(yīng)用的功耗,器件通常在相對(duì)不用期間關(guān)斷,這樣做確實(shí)可以節(jié)省大量功耗,但器件重新啟動(dòng)時(shí),內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源的穩(wěn)定以及內(nèi)部時(shí)鐘的功能恢復(fù)都需要一定的時(shí)間,此時(shí)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)將不滿足技術(shù)指標(biāo)。
輸出負(fù)載,同所有數(shù)字輸出器件一樣,ADC,尤其是CMOS輸出器件,規(guī)定輸出驅(qū)動(dòng)能力。出于可靠性的原因,知道輸出驅(qū)動(dòng)能力比較重要,但最佳性能一般是在未達(dá)到完全驅(qū)動(dòng)能力時(shí)。
在高性能應(yīng)用中,重要的是,將輸出負(fù)載降至最低,并提供適當(dāng)?shù)娜ヱ詈蛢?yōu)化布局,以盡可能降低電源上的壓降。為了避免此類問題發(fā)生,許多轉(zhuǎn)換器都 提供LVDS輸出。LVDS具有對(duì)稱性,因此可以降低開關(guān)電流并提高總體性能。如果可以,應(yīng)該使用LVDS輸出以確保最佳性能。
未規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)至關(guān)重要的未規(guī)定項(xiàng)目是PCB布局。雖然可規(guī)定內(nèi)容的不多,但它會(huì)顯著影響轉(zhuǎn)換器的性能。例如,如果應(yīng)用未能采用充足的去耦電容,就會(huì)存在過多的電源噪聲。由于PSR有限,電源上的噪聲會(huì)耦合到模擬輸入中,并破壞數(shù)字輸出頻譜,如圖3所示。
圖3.電容與性能
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢(mèng)想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測(cè)試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測(cè)量?jī)x
頻率器件
頻譜測(cè)試儀
平板電腦