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轉換器電壓參考設計解決方法

鉅大LARGE  |  點擊量:138次  |  2020年06月18日  

摘要
當您在系統中使用一個8到14位模數轉換器(ADC)時,理解轉換器的電壓參考通路至關重要。圖1所示為一...

當您在系統中使用一個8到14位模數轉換器(ADC)時,理解轉換器的電壓參考通路至關重要。圖1所示為一款可適應ADC參考輸入動態的電路。圖中,電壓參考芯片為轉換過程和電容器CL1供應電壓基底(voltage-foundation),旨在吸收ADC的內部參考電路[REF1]電流峰值和濾波器參考噪聲。本電路中,不僅僅降低電壓參考噪聲很重要,對內部電壓參考放大器穩定性進行平衡也很重要。


圖1在參考和ADC之間安裝有低通濾波器的8到14位模數轉換器的串聯電壓參考電路利用該電路解決噪聲問題時,ADC傳輸函數(方程式1)表明了電壓參考噪聲的用途。


公式中,VIN為ADC的輸入電壓,N為ADC位數,而VREF為ADC的參考電壓。VREF變量包括所有與參考芯片相關的誤差,例如:精確度、溫度變化、噪聲等。任何情況下,參考誤差都會成為ADC系統增益誤差的一部分。您可以利用系統處理器或控制器,對這些誤差中的大多數進行校準。假如您正從ADC負滿量程到正滿量程對數個點進行測量,則您會在這些誤差中看到增益誤差,其與轉換器的輸入電壓有關。您無法利用處理器或控制器進行校準的誤差是噪聲。圖2中,您會看到,轉換器輸出端的參考噪聲隨模擬輸入電壓不斷新增。


圖2電壓參考和ADC噪聲對轉換器輸出碼的影響大多數電壓參考數據表都有一個0.1到10Hz頻率范圍的輸出電壓噪聲規范。


一些廠商供應了電壓參考輸出噪聲密度規范。這種規范一般用于寬頻帶區域噪聲,例如:10kHz的噪聲密度等。無論廠商如何規定其參考噪聲,加裝低通濾波器均可降低參考輸出的總噪聲。您可以利用一個電容器和電容器的等效串聯電阻(ESR)來設計這種濾波器(參見圖1)。您也可以通過使用參考文獻2中建議的相同技術方法來確保設計的穩定性。圖1顯示了我們設想中配置了8到14位轉換器的參考系統的完整電路圖。該系統的電壓參考精確度很重要;但是,您可以使用任何硬件或者軟件來對初始誤差進行校準。另一方面,吸收ADC參考引腳上電流峰值的同時消除或減少參考噪聲,要求具備一定程度的特性描述和硬件濾波技巧。


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