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尺寸最小的16位SAR ADC-ADI-MAX11100

云深之無跡 ? 來源:云深之無跡 ? 2024-06-04 10:30 ? 次閱讀

今天看了一個ADI產品冊,關于精密信號鏈的,發(fā)現(xiàn)了一個特別小的ADC

除了小以外,就是使用簡單,數(shù)據(jù)手冊里面就有關斷和普通采集兩個模式。

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16bit,在典型的環(huán)境下可以采樣63uV的信號,普通的夠用

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沒有負電壓,不支持差分功能

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要想達到16bit的精度,還得加緩沖器,又加了多余的器件,emmm

典型傳感器應用涉及到傳感器參數(shù)的監(jiān)測和執(zhí)行器的控制。傳感器信號鏈(如下圖所示)由模擬域和數(shù)字域組成。典型傳感器輸出的是幅度很小的模擬信號。

這些弱模擬信號使用運放、模數(shù)轉換器或壓頻轉換器進行放大和濾波,并轉換為數(shù) 字值,然后在MCU中進行處理。模擬傳感器輸出通常需要先進 行適當?shù)男盘栒{理,然后再轉換為數(shù)字信號。

MCU會根據(jù)信號檢測條件來控制執(zhí)行器和維持傳感器信號調理電路的操作。在數(shù)模反饋路徑中,最常用的是數(shù)模轉換器DAC)、數(shù)字電位器和脈寬調制器(PWM)等器件。

MOSFET驅動器常用作反饋電路和執(zhí)行器(如電機和閥門)之間的接口

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這個圖是信號鏈的全景,通過ADC感知現(xiàn)實何DAC干預現(xiàn)實展開04ab4db8-219c-11ef-91d2-92fbcf53809c.png

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逐次逼近寄存器型(SAR)模數(shù)轉換器(ADC)占據(jù)著大部分的中等至高分辨率ADC市場。SAR ADC的采樣速率最高可達5Msps,分辨率為8位至18位。SAR架構允許高性能、低功耗ADC采用小尺寸封裝,適合對尺寸要求嚴格的系統(tǒng)。

逐次逼近寄存器型(SAR)模擬數(shù)字轉換器(ADC)是采樣速率低于5Msps (每秒百萬次采樣)的中等至高分辨率應用的常見結構。這個話雖然和上面比差不多,但是

模擬輸入電壓(VIN)由采樣/保持電路保持。


為實現(xiàn)二進制搜索算法,N位寄存器首先設置在中間刻度(即:100... .00,MSB設置為1)。

這樣,DAC輸出(VDAC)被設為VREF/2,VREF是提供給ADC的基準電壓。然后,比較判斷VIN是小于還是大于VDAC。如果VIN大于VDAC,則比較器輸出邏輯高電平或1,N位寄存器的MSB保持為1。

相反,如果VIN小于VDAC,則比較器輸出邏輯低電平,N位寄存器的MSB清0。隨后,SAR控制邏輯移至下一位,并將該位設置為高電平,進行下一次比較。這個過程一直持續(xù)到LSB。上述操作結束后,也就完成了轉換,N位轉換結果儲存在寄存器內。

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大概就是這樣0522ef44-219c-11ef-91d2-92fbcf53809c.png

放個彩圖

給出了一個4位轉換示例,y軸(和圖中的粗線)表示DAC的輸出電壓。

本例中,第一次比較表明VIN< VDAC。

所以,位3置為0。

然后DAC被置為01002,并執(zhí)行第二次比較。

由于VIN> VDAC,位2保持為1。DAC置為01102,執(zhí)行第三次比較。

根據(jù)比較結果,位1置0,DAC又設置為01012,執(zhí)行最后一次比較。

最后,由于VIN> VDAC,位0確定為1。

那么這個值就會被慢慢的比較出來。

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這個就是不停的比大小

對于4位ADC需要四個比較周期。

通常,N位SAR ADC需要N個比較周期,在前一位轉換完成之前不得進入下一次轉換。

由此可以看出,該類ADC能夠有效降低功耗和空間,當然,也正是由于這個原因,分辨率在14位至16位,速率高于幾Msps (每秒百萬次采樣)的逐次逼近ADC極其少見。

SAR ADC的另一個顯著的特點是:功耗隨采樣速率而改變。這一點與閃速ADC或流水線ADC不同,后者在不同的采樣速率下具有固定的功耗。這種可變功耗特性對于低功耗應用或者不需要連續(xù)采集數(shù)據(jù)的應用非常有利

SAR結構的主要局限是采樣速率較低,并且其中的各個單元(如DAC和比較器),需要達到與整體系統(tǒng)相當?shù)木?。ADI的文檔給了各個單元的細節(jié),我就不放了,那就抄的太多了。

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QSPI,這連接也不對啊

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時序也沒有上面不一樣

應該這個QSPI就是快一些,沒有很多的資料了,這里MCU是PIC的,感覺國外的MicroChip好流行啊!

說說布線:

電源,布局,接地和旁路使用pcb與單獨的模擬和數(shù)字接地平面。

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不要使用單面板 在MAX11100上連接兩個接地平面。當模擬電源和數(shù)字電源來自同一源時,用低值電阻(10Ω)或鐵氧體磁頭將數(shù)字電源與模擬電源隔離。

供電、輸入順序的約束如下:AGND優(yōu)先于DGND。

在AVDD和AGND存在后應用AIN和REF。

DVDD與電源順序無關。

確保數(shù)字返回電流不通過模擬地,并且返回電流路徑是低阻抗的。

當5mA電流流過PCB接地走線阻抗僅為0.05Ω時,產生的誤差電壓約為250μV,在+4V滿量程系統(tǒng)中產生的誤差為4lsb。電路板布局應確保數(shù)字和模擬信號線保持分開。不要讓模擬和數(shù)字(尤其是SCLK和DOUT)線彼此平行運行。因為在空間中會互相耦合。 如果一個必須與另一個相交,就以直角相交,指線。ADC高速比較器對AVDD電源的高頻噪聲敏感。用一個0.1μF的電容和一個1μF到10μF的低esr電容并聯(lián),旁路一個噪聲過大的電源到模擬地平面。保持電容引線短,以獲得最佳的電源噪聲抑制。

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看實際是加了很多的濾波電容,輸入端還有濾波器,也可以調整輸入的時間。

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都是大量的電容

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可以看到走線走的很順,證明布局好

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這個是一個高級的ADC,輸出的是LVDS

給出了三個設計:

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具體的看官網(wǎng),給的是FPGA上面軟核的C代碼,很抽象。

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真的很怪,有什么值得使用FPGA的

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讀取函數(shù)

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實現(xiàn),好家伙兒,直接在內存里面撈,牛逼牛逼

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單次采樣的C代碼

總之我不理解

哪里好?我買不起是真的

審核編輯:彭菁

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原文標題:尺寸最小的16位SAR ADC-ADI-MAX11100

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