ADC外围电路的设计

2022-02-05 13:01分类：电子元器件阅读：

在应用ADC集成ic时，因为ADC的型号规格多元化，其特性都各有局限，因此为了能使ADC可以融入当场必须及其达到后续电源电路的规定，必不可少对ADC的外围电路开展设计方案。ADC外围电路的制定一般包含数字集成电路、数字电路设计和电路的设计方案。

1 数字集成电路的设计方案
1．1 前置放大器电源电路的设计方案
销售市场上除开极少数的ADC自身含有运算放大器外，大部分ADC也不具有此构造，而一般模／数变换系统软件的模仿键入数据信号是非常小的，因而一般必须应用仿真模拟放大仪，来提高键入工作电压。仿真模拟放大仪一般采用集成化运放电路、仪表放大器或防护放大仪等。应用仿真模拟放大仪时要重点考虑到放大仪的网络带宽和精密度，当挑选运放电路时，其网络带宽和精密度都理应好于所挑选的ADC。
仿真模拟放大仪不但能变大仿真模拟键入数据信号，并且还具备特性阻抗转变的功效。针对输入电阻较为小的ADC，而信号源的内电阻又非常大时，必须采用高输入电阻、低输出阻抗的放大仪，有时候还可以加接电压跟随器，以提升输入电阻，进而做到配对的目地。
1．2 取样维持电源电路的设计方案
取样维持电源电路能够使ADC转化器在变换期内维持工作电压不会改变，因而针对沒有取样维持电源电路的ADC，必不可少在仿真模拟键入以前加接取样维持电源电路。在采用取样牙套保持器时，要重视捕捉時间和顶尖率的挑选，由于他们立即影响到模／数变换系统软件的总体特性。捕捉時间本质便是取样牙套保持器的取样环节需要的時间，它要与ADC的变换時间有效相互配合，过大则危害ADC的变换速度，过小则很容易造成作用错乱或内容丢失等状况。
在ADC开展变换的环节中，取样维持电源电路进到维持环节。一般取样维持电源电路是靠电容器来开展工作电压维持的，因为电容器和取样电源开关中泄露电流及其维持电源电路中参考点电流量的危害，使维持的模仿工作电压随時间的持续而有一定的降低(或升高)，其降低的速度便是取样维持电源电路的顶尖率。顶尖率过大便会危害变换精密度。顶尖率和捕捉時间不仅与取样维持电源电路相关，并且还与外置的维持电容器相关，扩大电容器时，能够减少顶尖率，但捕捉時间将扩大，因而必须全方位考虑到。针对仿真模拟键入电流电压转变慢慢的系统软件，可以不应用取样维持电源电路，一般仿真模拟键入电流电压转变不超过1／2LSB时，就可无需。
1．3 多通道电源开关的设计方案
多通道电源开关也是ADC的首要外部设备之一。设计方案时必须留意下列难题：具体中，一部分ADC的输入电阻较小，而仿真模拟多通道电源开关并没有理想化电源开关，其通断电阻器很大，因而ADC与仿真模拟多通道电源开关中间的特性阻抗并不配对，这将危害整体体系的运转精密度，因而不可忽视，这时候可在多通道电源开关与ADC中间加接高输入电阻的电压跟随器；除此之外仿真模拟多通道电源开关存有泄露电流，并且各界电源开关是串联的，当电源开关的套路较多时，泄露电流就无法忽略，这时候可选用等级分类模拟开关来处理这个问题；在多路的信息采集系统软件中，当安全通道转换时，仿真模拟工作电压将造成阶跃转变，这时候应等阶跃转变平稳后，再让取样维持电源电路进到取样环节；具备等级分类水流构造的ADC和∑-△型的ADC，其导出的统计数据是落后的，因而必须全方位考虑到转化器外围电路需要的平稳時间及其ADC对多通道电源开关的阶跃转变需要的响应速度等。

2 数据外围电路的设计方案
ADC的输入输出是数字电路设计，它与后续电源电路相互连接所须要的手机充电线能够分成并行接口和串行通信二种形式。
2．1 并行接口电源电路的设计方案
绝大部分ADC的信息輸出都具有并行接口，能够很便捷地与下属电源电路(微控制器等)的系统总线相互连接，数据信息传输速度快。ADC的系统总线常见的有8位和16位，但一般10～16位的ADC既能与16位的接口标准与16位的微处理器立即相接，又能以8位接口标准与8位微处理器相接。并行接口除开并行处理的手机充电线外，还必须很多操纵电源线和情况电源线，如运行变换电源线、读／写电源线、片选电源线等。因为各种各样ADC的集成ic不尽相同，因此在设计方案时，务必搞清型号规格的各数据信号界定、时钟频率及其应用微处理器的系统总线时钟频率，进而才可以制定出达到时钟频率规定的通信接口。
2．2 串行通信电源电路的设计方案
串行通信只必须1根双重手机充电线、或是2条传送方位相对的手机数据线和少许的控线。那样能极大地降低集成ic的脚位数量，从而简单化了整机的走线。具体中大部分小型控制板都是有串行通信，那样给串行通信数据信息导出的ADC应用带来了方便快捷的标准，但是这类传输技术速度比较慢、高效率低，但伴随着集成ic输出功率的提升，串行通信传输速度也获得了改进。普遍的串行通信有通用性多线程接受／发送器、串行通信外场插口和I2C总线等，设计方案时要依据实际情况采取有效的方法。

3 开关电源和接地线的设计方案
在ADC电源电路中既带有脉冲信号，又带有模拟信号，而脉冲信号一部分是精细的数字信号处理电源电路，比如屏幕分辨率为10位5V测量范围的ADC，所相匹配1LSB的模仿工作电压为4．88mV。数字电路设计一部分是与别的时序逻辑电路联接在一起的，工作中数据信号为差分信号，数据信号的力度大，频带宽。针对脉冲信号而言，模拟信号是一个干扰信号，接地线噪音可以达到几十毫伏，乃至好几百毫伏。假如存有接地装置欠佳，走线不合理等要素，那麼数据噪音将明显危害脉冲信号一部分的精密度，乃至不能工作中，因此针对快速ADC或高像素的变换系统软件要尤其高度重视pcb电路板的走线及其开关电源的去耦难题。为了更好地减少接地线噪音影响能够采用以下对策：
3．1 定位点的设计方案
AGND与DGND分离，创建仿真模拟定位点，把全部的模似一部分都收到这一定位点上。除此之外还应留意合理布局，尽可能减少接地线的长短，增加接地线的横截面积等。
3．2 AGND和DGND联接的设计方案
AGND接仿真模拟定位点，DGND接数字电路设计，并与数据开关电源地相互连接，而且AGND和DGND只在挨近ADC的脚位一处开展联接。
3．3 开关电源连接线的设计方案
大部分ADC应用的不止是一种开关电源，一般5 V开关电源供数据一部分应用，15 V开关电源供仿真模拟一部分应用。这2组开关电源要各自收到AGND和DGND上，与此同时留意这2组开关电源的变电器绕阻中间应具备优良的绝缘电阻和较好的静电感应防护。
3．4 开关电源去耦的设计方案
ADC的开关电源得加去耦电容，而且组装时电容器要尽可能挨近ADC的开关电源。一般状况下，电容器可以用1～10μF贴片电解电容与0．01～0．1μF高频率瓷介电容并联。
3．5 高低噪音电源电路接地装置的设计方案
数字电路设计中的高频率数据信号电源电路和大电流量电源电路归属于高噪音电源电路，而ADC插口中的模拟信号则归属于低噪音电源电路，因而二者应都各有接地装置定位点。前边是接地线联接时必须考量的难题，可是在具体中各电源电路构造和主要参数的差异非常大，因此一般不可以采用同一方式。针对一些ADC集成ic使用说明中早已得出了开关电源和接地线及其集成ic评定板的印刷电路板布线方案，应用时要依照使用说明去联接，那样才能够做到体系的预估指标值。

4 数据信号防护的设计方案
从里面的剖析得知，有效的走线和接地装置能够合理地抑止噪音影响，但因为脉冲信号和模拟信号仍存有共地，因此要彻底解决数据噪音对脉冲信号的直接影响是不太可能的。除此之外，脉冲信号在同轴电缆上也很容易遭到影响，这种影响不但对脉冲信号有影响，对数字电路设计危害更高，比较严重的时候会造成运行错误。因而采用隔离措施能够进一步抑止影响，常见的防护元器件是光耦合器。依据防护部位的不一样，可分成2种隔离方式：一种是防护脉冲信号端；另一种是防护模拟信号端。因为模拟信号的输出功率较高，因此需要选用快速光耦合器或采用加快对策，而且在微控制器里加人等候周期时间或提升数据信号锁存等，以融洽光耦合器招来的时间延迟，这将产生通信接口的多元性和减少系统软件响应时间的不良影响。在具体运用中，因为对不一样体系的技术标准各不相同，因此ADC外围电路的制定也需要依据实际情况采取不一样的方式。