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SAR ADC的设计要点(三)

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mervyn|  楼主 | 2015-7-8 10:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
3,多通道选择时,多通道选择切换时的信号建立时间
   


http://designtools.analog.com/dt/settle/settle.html

    信号建立时间 = 开关切换+RC滤波器正向建立时间;
例:如ADG508 Ton,max  =  250ns
通常不同通道的切换会产生大阶跃。最差情况下,一个通道处于负的满量程,下一个通道则处于正的满量程,如图。此时阶跃大小为满量程。
  
结合RC设计,查表时间常数为N=11.09; AD7980
Tconv = 710ns; Tacq=290ns;
  T = RC = 40.5nS;  RC滤波器正向建立的时间为 N*T=11*40.5=445ns;这个正向建立的时间远小于转换时间710ns; 说明这个RC符合要求;

说明RC正向建立的时间不需要在整个AD转换的时间;
当采集数据完毕,就可以切换通道,切换到另一个通道需要在转换的时间之内阶跃能够稳定下来;
所以信号建立时间 = 开关切换+RC滤波器正向建立时间;250+445=695ns<710;
这个ADG508可以用在此AD采用中;

4,前端 运放的选择
  运放的选择需要考虑(1)放大器大小信号带宽(2)建立时间(3)放大器噪声特性以及对系统噪声的影响(4)失真(5)失真对于电源轨的裕量要求
  (1)放大器的带宽:根据输入信号的类型,大信号带宽可能更重要,尤其是高输入频率(>100KHZ)或是多路复用(电压摆幅较大)。如果RC的带宽为3.11MHZ,则ADA4841-1针对小信号(20mVp-p)带宽为80M,大信号(2Vp-p信号)带宽为3MHZ。因此ADA4841-1对大信号摆幅不适合;一般而言,放大器的小、大信号带宽至少要比RC带宽大两三倍,具体取决于是以反向建立还是正向建立为主。
  (2)建立时间:对于16位到18位性能,通常要求建立到0.001%,但大多数放大器仅指定不同阶跃大小的0.1%或0.01%建立时间。因此为了确定建立特性是否支持ADC吞吐速率,需要对这些数值进行折中。
  (3)运放的噪声
   RC带宽对于确定放大器的最大容许噪声是非常重要的。运放的噪声一般是1/F噪声和高频时的噪声谱密度来规定的。
   

首先,运放宽带频谱密度在RC带宽上的噪声:
  
其中,en为噪声频谱密度(V/√HZ),N 为运放噪声增益,   
BWRC 为RC带宽(HZ);
   1/F噪声,通常为峰峰值,需要转换为有效值;
      



Vn,1/f,rms,pk-pk 为1/f峰峰值噪声电压,N为运放噪声增益,
总噪声为两个噪声的和的方根:

为将驱动器噪声对总SNR的影响降至最低,此总噪声应为ADC噪声的1/10左右。
(3)运放的失真
      为获得最佳性能,16bit ADC需要大约100dB的总谐波失真(THD),18位ADC需要大约110dB.  详细可以去查看DATASHEET失真与频率关系图.

(4)裕量对失真的影响
     裕量,即是放大器最大实际输入/输出摆幅与正负电轨之差,也可能影响THD。最好应选择让最大输入输出信号远离供电轨的电源电平。

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