由于拥有较高的分辨率和采样率,sar型adc一直被众多工业和汽车客户所亲睐。但是sar型adc由于其特殊的特性,所以对外围电路也相应的提出很多“特殊需求”。
首先就是抗混叠电路的需求。例如当电路中的sar型adc采样率为fs时,根据香浓采样定律,输入信号的频率需要小于fs/2,频率超过fs/2的信号将会通过混叠效应“混入”有用信号频带中,并且无法区分。因此,为了避免混叠的问题,绝大部分sar型adc电路需要在前端设计专用的多阶有源滤波器,滤掉频率超过fs/2的信号。(注:σ-δ型adc理论上也需要抗混叠滤波器,但是由于其过采样特性及内部数字滤波器的带外衰减特性,其对抗混叠滤波器的设计要求要低很多,多数情况下一阶rc电路能够满足抗混叠需求。)
其次是模拟输入与基准输入的驱动问题。不同于大学课本上讲到的,现在市面上流行的大部分sar型adc不再是通过分压电阻网络来实现电压的逐次逼近,由于cmos工艺的普及,取而代之的是通过内部电容网络实现电荷的逐次逼近,这样无论是adc的信号输入端还是基准输入端,都是通过一个电容采样,这个电容一般为几个皮法到几十个皮法。这样带来的两个新的问题就是:1,我们能否在采样的短暂时间内将这个电容完全充满;2,这个电容在采样瞬间是否会把我们信号瞬态拉低。(具体的sar adc驱动设计请参考slaa571a:design challenges and improvement techniques for sar adc driver circuit)。糟糕的驱动设计会导致无论是输入信号,还是基准信号都会被瞬态拉低,并且造成采样误差。
所以标准的sar型adc驱动电路需要基准及驱动电路,抗混叠滤波器,输入驱动电路等三个部分:
除了上述的两个关键问题以外,sar型adc采样电路往往还需要配备电压基准,模拟开关,输入放大及直流偏置电路(交流信号无法直接被单电源adc采样)等,复杂的系统设计往往会另工程师们望而却步。
针对于这一问题,现ti开发出一系列全集成式sar型adc, 其集成了高阻抗输入可编程放大器,抗混叠滤波器,adc驱动电路,模拟开关以及高精密电压基准等,并且能在单电源供电环境下提供±10v/ ±5v/ ±2.5v等可编程输入范围。高集成度的设计使得这种adc更像一块电压采集器,大大简化采样电路的设计,同时ti提供极具竞争力的价格,以便众多工业客户选用。
这种全集成型的adc大大简化了电路设计,同时优化了成本。针对于这一类全集成型adc,ti提供多种型号,涵盖不同分辨率,不同通道,同步/非同步等多种器件。下面表格中罗列了全系列高集成度sar型adc,以及相应的资料及参考设计ti-design,欢迎各位工程师点击查看。
产品类型 料号 说明 小批量1k参考价格 ti-design
单通道 ads8661/5 可编程双极输入
12/14/16/18 位
1msps
单电源 $2.00 / $ 1.50 tida-00764
tida-01333
tida-00106
ads8671/5 $ 2.85 / $ 2.15
ads8681/5/9 $ 4.08 / $ 3.10 / $ 2.40
ads8691/5/9 $ 5.30 / $ 4.60 / $ 3.20
非同步 ads8664/8 双极输入
12位250ksps
4 /8 通道 单电源 $ 3.22 / $ 4.57 tida-01214
tidep0033
tida-00493
tida-00170
tida-00164
tida-00307
tipd167
tipd166
tida-00310
tipd167
ads8674/8 双极输入
14/16/18 位
500ksps
4 /8 通道
单电源 $ 4.86 / $ 6.86
ads8684/8 $ 5.90 / $ 10.35
ads8684a/8a $ 7.32 / $ 10.45
ads8694/8 $ 9.55 / $ 13.30
同步 ads8578s 双极性输入
14 位200ksps
8 通道单电源 $ 10.50 tida-00834
ads8584s/6s/8s 双极性输入16 位
330/250/200ksps
4 /6/ 8 通道
单电源 $ 8.00/$ 10.00/$ 13.00
注:ti绝大部分器件都会有参考设计,ti-design每一份ti-design中都包括参考手册, 原理图,pcb,软件代码,测试结果,以及bom表。
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