【绝对干货】高精度逐次逼近型ADC支持电路的设计和故障排除
高精度逐次逼近型adc支持电路的结构
sar基准电压源分为内部与外部
内部基准电压源
易于使用
节省空间
外部基准电
无与adc集成的基准电压源
最佳性能（噪声、ppm/c漂移和初始精度）
可能获得更好的功效/多个adc
sar基准电压输入
ref是开关电容输入
每一位电容adc在位检验过程中均会切换至ref
电荷再分配会导致从ref吸取电荷
动态电流负载
吞吐速率的函数
内部位检验时钟的函数
msb需要最大电荷
使用500欧姆电阻测得的电流
电流尖峰高达2.5ma
需要大储能电容，以获得稳定的基准电压
通常为10uf或以上
减少基准电压源驱动时的负担
基准电压源电路在转换之间为储能电容充电
adc基准电流规定为特定吞吐速率时的平均电流
平均电流与吞吐速率成比例
基准电压输出驱动
带隙基准电压源可以包含缓冲器（adr43x、adr45xx）
否则，可以使用合适的运放
电流负载应使基准电压下降小于0.5lsb
突发模式工作是最差的情况
基准电压源的输出电流大于总基准输入电流的平均值
基准电压源的吸电流能力
在故障条件下，adc输入可能会超过基准电压
adc驱动器从更宽电轨运行
电流/电荷释放到ref节点
基准电压源电路需要吸电流功能（adr43x，adr45xx）
放电超过ref电容上的电压
在故障过程中吸取adc驱动器电流
老的基准电压源可能没有吸电流功能，仅有源电流功能
基准电压源缓冲器
当ref驱动不足或upower ref时使用
用于驱动多个adc
典型单位增益配置
低噪声
驱动大电容负载（10uf）
频率范围内的低输出阻抗
大储能电容可处理高频纹波
取决于吞吐速率
缓冲器可处理低频纹波
输入信号带宽
驱动多个adc的基准电压缓冲器
每个电路板/系统一个基准电压源
同步采样型应用
每一个sar adc均具有其自己的储能电容
尽可能靠近ref引脚放置
星型连接至缓冲器，使串扰最小
缓冲器必须在大电容负载的情况下保持稳定
缓冲器必须具有充足的电流驱动能力
基准电压源补偿和噪声
缓冲器噪声
同样地，也可以估计缓冲器的噪声
需要估计在10uf负载（~16khz）情况下的带宽
缓冲器噪声影响~2.4uv
基准电压源通常是主要噪声源
假设选择噪声相对较低的缓冲器
如果使用缓冲器，则可通过rc对基准电压噪声进行限带处理
可使用极低的截止频率（耦合100hz）
温度/时间漂移
以mv指定的基准电压源的初始精度
漂移极为重要的规格参数
多数系统常常校准
基准电压值中的漂移显示为adc增益误差
多数良好的基准电压漂移《10ppm/c
adr45xx系列漂移《2ppm/c
增加系统误差预算
基准问题–“粘连位”
设计不佳的基准电压电路显示为“粘连位”
由于噪声，sar做出错误的位判断
相同的代码不断重复，而输入不断变化
低位中的所有零或所有
在接近满量程的输入端更重要
常见原因
储能电容的布局和大小
驱动强度不足/高输出阻抗
基准电压噪声/基准电压缓冲器太大
布局考量
储能电容布局至关重要
尽量靠近adc基准引脚
使用宽走线连接
低阻抗接地路径或基准接地引脚（如有）
电容选择
低esr
陶瓷x5r
越大越好，高达10uf，但取决于adc电流要求。
模拟前端
采样系统的典型前端连接
sar adc的模拟输入架构
选择某种输入类型的原因
各设计的优势和限制
遇到的常见错误
差分adc的输入端没有反相信号
在伪差分adc的in-输入端施加非零直流电压
反相，但vcm不正确
逐次逼近型器件的三种最常见的adc输入结构类型 单端
简单是它的优点→?仅需要一条线即可将信号源的信号传递至adc
信号以adc的公共接地引脚为参考
对于许多应用，单端连接是可接受的完美解决方案
因此您为什么会想用其他的呢？。..。.
不能抑制信号链内的直流失调→?减小输入信号的动态范围
更易受到耦合噪声的影响
信号源和adc应彼此靠近
如果检测信号地的需求增加，则可能会考虑伪差分器件
伪差分
将感知的信号地与adc接地分开
in-是信号源接地检测
adc旨在抑制in-上的干扰信号
伪差分器件可抑制哪种类型的干扰信号？
in-允许输入的电压范围有限
较大的共模电压可能需考虑在输入端增加一个仪表放大器
se器件的动态范围没有提高…如果需要更大的动态范围怎么办？
差分反相
提高动态范围?反相信号允许输入+/-满量程而非0至满量程…使动态范围加倍！！！
最大程度抑制噪声
往往消除偶阶失真产物
adc旨在抑制输入干扰信号
和伪差分一样，架构限制可抑制的共用输入信号范围→?cmrr在此范围内非常好
信号必须为反相信号→?否则，很快违反共模限制
根据不同的架构，此器件可接受不同极性的电压输入
单极性→?通常具有0v至vref或多倍vref的绝对输入电压范围
双极性→?通常具有+/- vref或多倍+/- vref的绝对输入电压
对于任一极性信号均可采用上述所有adc输入结构
选择正确的驱动放大器
选择正确的无源滤波器值
带宽/建立时间考虑因素
选择正确的放大器
由于采用sar adc的开关电容架构，输入阻抗不会很高
很可能需要一个放大器，用于在输入信号源和adc之间执行阻抗转换
根据采样速率、信号带宽和所使用的转换器，选择放大器对于实现所需的系统性能水平至关重要
计算rc滤波器带宽
r和c值考虑因素
cext衰减“反冲”，通常为两nf
太大导致驱动器不稳定
低电压系数np0电容
rext帮助放大器驱动cext
太小又会降低驱动器的相位裕量=》不稳定或振铃
太大导致失真增加。可能适用于较低的fin
放大器带宽应至少为2-3x rc带宽
ssbw用于低频（《100khz）
lsbw用于多路复用/高频
对多路复用输入至关重要的建立时间（至0.001%）
选择合适的放大器 - 裕量
失真性能需要上/下余量
对于r-r输出甚至可达1v或更多
可使用单极性电源，有损输入范围，snr略有下降
滚柱导轨的基础清洁方法
人工智能和机器学习将成为在这个新世界中创建深度科技公司的根基
智能断路器工作原理及技术特点
基于FPGA技术与以太网的无源光网络实现MAC控制器的设计方案
云存储的五个常见安全问题及解决措施
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魅族近年来不断关门 进行新一轮裁员，达30%
无线无源测温系统的有点与其它测温方式的对比
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运动控制器关于电流环、速度环、位置环的优化
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可能获得更好的功效/多个adc
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ref是开关电容输入
每一位电容adc在位检验过程中均会切换至ref
电荷再分配会导致从ref吸取电荷
动态电流负载
吞吐速率的函数
内部位检验时钟的函数
msb需要最大电荷
使用500欧姆电阻测得的电流
电流尖峰高达2.5ma
需要大储能电容，以获得稳定的基准电压
通常为10uf或以上
减少基准电压源驱动时的负担
基准电压源电路在转换之间为储能电容充电
adc基准电流规定为特定吞吐速率时的平均电流
平均电流与吞吐速率成比例
基准电压输出驱动
带隙基准电压源可以包含缓冲器（adr43x、adr45xx）
否则，可以使用合适的运放
电流负载应使基准电压下降小于0.5lsb
突发模式工作是最差的情况
基准电压源的输出电流大于总基准输入电流的平均值
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在故障条件下，adc输入可能会超过基准电压
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基准电压源电路需要吸电流功能（adr43x，adr45xx）
放电超过ref电容上的电压
在故障过程中吸取adc驱动器电流
老的基准电压源可能没有吸电流功能，仅有源电流功能
基准电压源缓冲器
当ref驱动不足或upower ref时使用
用于驱动多个adc
典型单位增益配置
低噪声
驱动大电容负载（10uf）
频率范围内的低输出阻抗
大储能电容可处理高频纹波
取决于吞吐速率
缓冲器可处理低频纹波
输入信号带宽
驱动多个adc的基准电压缓冲器
每个电路板/系统一个基准电压源
同步采样型应用
每一个sar adc均具有其自己的储能电容
尽可能靠近ref引脚放置
星型连接至缓冲器，使串扰最小
缓冲器必须在大电容负载的情况下保持稳定
缓冲器必须具有充足的电流驱动能力
基准电压源补偿和噪声
缓冲器噪声
同样地，也可以估计缓冲器的噪声
需要估计在10uf负载（~16khz）情况下的带宽
缓冲器噪声影响~2.4uv
基准电压源通常是主要噪声源
假设选择噪声相对较低的缓冲器
如果使用缓冲器，则可通过rc对基准电压噪声进行限带处理
可使用极低的截止频率（耦合100hz）
温度/时间漂移
以mv指定的基准电压源的初始精度
漂移极为重要的规格参数
多数系统常常校准
基准电压值中的漂移显示为adc增益误差
多数良好的基准电压漂移《10ppm/c
adr45xx系列漂移《2ppm/c
增加系统误差预算
基准问题–“粘连位”
设计不佳的基准电压电路显示为“粘连位”
由于噪声，sar做出错误的位判断
相同的代码不断重复，而输入不断变化
低位中的所有零或所有
在接近满量程的输入端更重要
常见原因
储能电容的布局和大小
驱动强度不足/高输出阻抗
基准电压噪声/基准电压缓冲器太大
布局考量
储能电容布局至关重要
尽量靠近adc基准引脚
使用宽走线连接
低阻抗接地路径或基准接地引脚（如有）
电容选择
低esr
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越大越好，高达10uf，但取决于adc电流要求。
模拟前端
采样系统的典型前端连接
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选择某种输入类型的原因
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遇到的常见错误
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反相，但vcm不正确
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简单是它的优点→?仅需要一条线即可将信号源的信号传递至adc
信号以adc的公共接地引脚为参考
对于许多应用，单端连接是可接受的完美解决方案
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不能抑制信号链内的直流失调→?减小输入信号的动态范围
更易受到耦合噪声的影响
信号源和adc应彼此靠近
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伪差分
将感知的信号地与adc接地分开
in-是信号源接地检测
adc旨在抑制in-上的干扰信号
伪差分器件可抑制哪种类型的干扰信号？
in-允许输入的电压范围有限
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提高动态范围?反相信号允许输入+/-满量程而非0至满量程…使动态范围加倍！！！
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adc旨在抑制输入干扰信号
和伪差分一样，架构限制可抑制的共用输入信号范围→?cmrr在此范围内非常好
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单极性→?通常具有0v至vref或多倍vref的绝对输入电压范围
双极性→?通常具有+/- vref或多倍+/- vref的绝对输入电压
对于任一极性信号均可采用上述所有adc输入结构
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选择正确的无源滤波器值
带宽/建立时间考虑因素
选择正确的放大器
由于采用sar adc的开关电容架构，输入阻抗不会很高
很可能需要一个放大器，用于在输入信号源和adc之间执行阻抗转换
根据采样速率、信号带宽和所使用的转换器，选择放大器对于实现所需的系统性能水平至关重要
计算rc滤波器带宽
r和c值考虑因素
cext衰减“反冲”，通常为两nf
太大导致驱动器不稳定
低电压系数np0电容
rext帮助放大器驱动cext
太小又会降低驱动器的相位裕量=》不稳定或振铃
太大导致失真增加。可能适用于较低的fin
放大器带宽应至少为2-3x rc带宽
ssbw用于低频（《100khz）
lsbw用于多路复用/高频
对多路复用输入至关重要的建立时间（至0.001%）
选择合适的放大器 - 裕量
失真性能需要上/下余量
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可使用单极性电源，有损输入范围，snr略有下降
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