一篇很好的AD转换设计中的基本问题整理

时间:2016-05-09来源:网络

  35.请问怎样尽量减小系统噪音对ADC的影响?

  尽量减少输入噪音(可以差分输入的ADC),减小电源噪音。设计合适的滤波器等。

  36.如何确定温度对基准的影响以及多最终转换精度的影响 ?

  基准芯片资料中会有相关温度对基准影响的温度系数指标,一般为几个ppm/°C。

  一般ADC芯片资料没有参考电压随温度变化对ADC性能影响的测试参数。

  37.如何实现对高速ADC的THD测试?

  实际中是加一个高精度的基准源,而后用ADC采样,再做FFT分析,具体请见AN-835上面的介绍。

  38.有什么办法可以减少开关电源的噪声对ADC的影响?

  加入LC滤波,合理的layout如模拟地数字地分开。如果还不行,只能加低噪声的LDO。

  39.如果ADC的传递函数线形度比较差,如何进行校准,有没有通过验证比较科学的方法?是否可以举例说明?

  一般情况下都是做线性校正的,如果校正后还不能满足要求,那建议采用分段校正的方法。

  40.相对于单端,差分有很多优势,但是还是有很多单端的ADC,差分模式有什么弱点吗?

  和单端的输入相比,外围的电路相对复杂一些。

  41.请问在高速数据采集系统设计中,我们怎样来确定采样率和存储器带宽?

  采样率由待处理信号的频率决定。存储器带宽由采样率和处理器能力来决定。

  42.请问AD前抗射频干扰滤波器一般应当达到什么样的性能指标 ?

  这取决于您的应用,理想情况下就是只让有效带宽内的信号通过,但滤波器设计很难达到理想情况,所以要折衷考虑。

  43.如果对视频信号进行数模/模数转换该如何选择转换器,它的关键性规格是哪几个方面呢 ?

  主要是要看您所需要转换的视频信号格式,需不需要做色彩空间转换。是普通的并口接口还是HDMI的接口。

  44.ADC的输出延时主要受什么因素的影响?

  这是由ADC的内部参数决定的,具体要看不同型号的数据手册。

  45.请问如何减小截断误差和增益误差?

  对一个特定的ADC来说,它的Offset误差和Gain误差基本是一定的。但是Offset误差和Gain误差是可以通过软件校正消除的。

  46.采集的数据中总是有错误的代码,有何种方法能够消除此错误代码?

  要先确定错误代码是ADC输出错误还是MCU读取错误。如果是前者,那得看系统的设计是否合理,布局布线是否合理。

  47.开关电源的地是否需要和ADC的模拟地分开吗 ?

  ADC的模拟地通过一点接入开关电源输出滤波电容的地会减小电源纹波对ADC的影响。

  48.PSRR指标指什么?

  指的是电源电压抑制比。

  49.最近我鉴定一只双电源ADC。 我将待测转换器的输入端接地, 并 且在LED 指示灯上观察其输出的数码。 令我非常惊奇的是为什么我所观察到的输出数码范围不是我所期望的一个数码?

  导致这个问题的原因有很多种:输入信号源的范围,参考电压源的值,噪音的影响等等。

  50.ADC的量化噪声为什么没办法消除?

  因为采样不是理想,而是无限逼近的概念。

  51.实际应用中INL、DNL那个指标对用户更有意义?

  这两个指标都比较重要。

  52.模拟地与数字地最后的连接方式应该是怎么样的?

  尽量将模拟地和数字地分开,为了避免相互的干扰。但是在高速的ADC应用中,数字和模拟要求共地。

  53.我现在需要安装节省空间的数据转换器,认为串行式转换器比较适合。为了选择和使用这种转换器,请问我需要了解些什么?

  串行接口的ADC一般转换速度比较低,在10M以下,但是封装,读取会比较方便。你可以先看看你需要的位数,以低于10M的速度能不能满足你的要求。另外关键是MCU和ADC的接口,是使用模拟的SPI还是MCU的标准SPI接口。

  54.对ad的时钟信号有什么要求?需不需要做一些温度、抖动方面的补偿?

  不需要做补偿。ADC中内部已经做了相关的补偿。

  55.对于单板结构,板子上有多个比如9片ADC的话,本讲座是建议ADC跨接模拟地和数字地?是否意味着要多点接地?

  ADC需要接在系统的模拟部分。

  56.什么时候用FPBW,什么时候用小信号BW,数据手册并没有把所有情况告诉我们。

  FPBW与芯片的Slew Rate有关,当要把信号放大时,如果Slew Rate跟不上,输出信号就会失真。FPBW = SlewRate/2piVp,Vp为输出信号的电压。

  57.请教专家,在采用R、C隔离时,若R较大会影响后面的ADC,若C较大会影响相位,具体设计时应该如何选择呢?

  可以考虑在RC滤波后加一级运放做buffer.

  58.数据转换器中最常见的错误主要有哪些?如何避免

  ADC转换会受到Noise的影响,如果ADC转换的结果与理论值大概相等,那么可以通过在同一个输入电压上读多次转换结果,将转换结果平均来得到更为准确的值。

  59.我们要的带宽为100hz,结果用的是带宽为1khz的放大器,如何有效解决抗干扰问题?

  一般来讲,ADC前端需要加一个滤波,滤掉把有用带宽以外的噪声。

  60.影响ADC的重要参数有哪些?如何在pcb设计中避免?

  考虑ADC前端的抗混叠滤波器的设计,阻抗匹配,输入输出的阻抗。

  61.在高速模数转换时,是不是不能以芯片内部的参考电压为准,都需要外部参考,有没有可能芯片内部参考电压也达到一般外部参考那么稳定?

  使用内部参考电压,由于参考电压在ADC转换时会sink/source电流,这会影响ADC的电源电压,进而影响ADC的SNR。一般系统精度要求很高的场合常使用外部参考。

  62.目前ADI公司的ADC芯片中,分辨率高于14bit,最高速率能达到多少?双通道,分辨率高于14bit,最高速率能达到多少?

  14bit的ADC最高为150MSPS。

  63.传递函数不连续(DNL不连续)会导致什么问题?如果应用中遇到这个问题,我应该如何处理?使用软件补偿吗?如果不连续,为什么芯片不能从硬件角度去做补偿?

  DNL不连续会导致丢码,这个问题没有办法在外部做补偿,这是ADC本身的特性。ADI的ADC都是保证没有丢码的问题存在的。

  64.开关电源对数据转换出错的影响有多大?开关电源的频率建议多高最为合理?

  你可以加LDO或者LC滤波器减小电源纹波和噪声。一般ADC的PSRR会比较高,位数低的ADC如10bit对电源要求不高,但高位数的ADC如 16bit对开关电源要求比较高。开关电源频率选择和功率,效率有关。普通的开关频率一般选择为100KHz-300KHz。

  65.从信噪比角度来看,要实现多路AD,是采用单个多路AD的芯片实现?还是用多个个单路的AD实现好?

  采用多个ADC芯片效果会更好。因为单芯片多通道的芯片,通道之间会有干扰。

  66.怎样判断转换错误是干扰信号引起的还是转换本身引起的?

  对于高频的要用高精度的基准源,高精度的可以将输入端短路来测试ADC本身上的噪声特性。

  67.为了降低高频干扰,开关稳压器后面使用LDO是否有好处?

  会有好处。你可以选择低噪声的LDO。

  68.那种类型的A/D在进行布线的时候,要特别的注意电磁干扰的抑制?有什么好的建议?

  一般来讲ADC不需要考虑这个,而是在电源端考虑电磁干扰抑制。如果用到高速的数字器件或者时钟的话,可以考虑加一个屏蔽罩。

  69.陷波器和抗混叠滤波器有什么不同?

  陷波器就是将某一频率下的干扰做足够的衰减,可以理解为带阻滤波器,而抗混叠滤波器可以理解为低通滤波器。

  70.噪声混叠是否会导致ADC的SNR下降?

  混叠是由于采样率<2倍的信号频率是产生的,这是会使得滤波器的设计变得困难,从而噪声的滤除变得困难,SNR也会受到影响。

  71.由LDO向ADC供电改为使用开关电源向ADC供电时,对EMC性能的影响?

  这要看你开关电源的EMC处理情况,如果开关电源EMC/I处理不好,系统就有EMI/C问题。由LDO向ADC供电改为使用开关电源向ADC供电可能会影响ADC的精度。

  72.如果测量的是很低频率的模拟信号(小于10Hz),直接单端测量和将信号转换成差分信号后驱动ADC相比,哪种方式测量精度会更高?

  你可以直接单端测量就可以。

  73.脉冲模式的A/D时序控制复杂吗?是A/D内部实现的吗?

  对于用户端来说,都是用CPU控制ADC的通信接口,这并不复杂。

  74.为了消除噪声干扰,如何才能尽量减少AC环路 ?

  布局布线的时候要尽量考虑信号线的回流路径,使得回路面积尽量小。

  75.现在想做一个项目用到16位的高速ADC,但是前端模拟信号本身的噪声比较大,会浪费掉3~4位的精度,为此你们觉得选择16位的ADC有必要吗?

  如果输入信号本身的噪声只要12位,而且无法通过处理来降低噪声,那么就不要使用16bit的ADC。

  76.一般ADC封装上都有很多模拟电源引脚,比如AD7656就有8个AVcc,在设计PCB时,如何把他们连接到电源上?

  最好是有一层电源平面,就近将AVCC接到电源上,注意电容的分布。新设计建议使用AD7656-1,与AD7656相比,-1电源引脚上需要的电容较少。

  77.专家是否能推荐几款低温漂的Rail-to-Rail的高精度运算放大器呢?

  AD8628、AD8638

  78.现在的系统中很多都是单一的开关电源供电,那么对于系统中ADC、DAC的数字电源、模拟电源、数字地、模拟地,要如何处理?

  数字电源可以通过一个磁珠后从模拟电源引出。如果允许,尽量使用分离的电源芯片为模拟和数字电源供电。

  79.有些ADC会在时钟输入端加入高频抖动源,这样做能够提升adc的有效位数么?

  可以用单电源供电,但要注意AD620的Reference需要接到0.5的电源电压处。

  80.请问采样时如何才能避免信号的丢失?

  只能通过提高采样率或滤波。

  81.如何区分干扰是从前端进去的?还是从电源进去的?

  对于高精度的应用,可以把输入端短路来测输出,如果干扰依然不变,就应该是电源和参考等引起的。

  82.高速ADC和低速ADC在干扰的处理上有什么不同吗?

  相同的是加入去藕电容来消除干扰。layout可能有些不同,高速ADC一般采样地平面,就近接地,低速一般是数字地模拟地分开,单地接地。

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关键词: AD转换 ADC

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