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使用一款簡單的解決方案吸收電流峰值和噪聲[TI]

2011-03-09
作者:Bonnie Baker,德州儀器 (TI) 高級工程師
關鍵詞: 信號調理 ADC 噪聲

      當您在系統中使用一個8 到14 位模數轉換器(ADC) 時,理解轉換器的電壓參考通路至關重要。1 所示為一款可適應ADC 參考輸入動態的電路。圖中,電壓參考芯片為轉換過程和電容器CL1提供電壓基底(voltage-foundation),旨在吸收ADC 的內部參考電路[REF 1]電流峰值和濾波器參考噪聲。本電路中,不僅僅降低電壓參考噪聲很重要,對內部電壓參考放大器穩定性進行平衡也很重要。

圖1 在參考和ADC 之間安裝有低通濾波器的

8 到14 位模數轉換器的串聯電壓參考電路

 

      利用該電路解決噪聲問題時,ADC 傳輸函數(方程式1)表明了電壓參考噪聲的作用。

              (方程式1)

     公式中,VIN為ADC 的輸入電壓,N 為ADC 位數,而VREF為ADC 的參考電壓。VREF變量包括所有與參考芯片相關的誤差,例如:精確度、溫度變化、噪聲等。任何情況下,參考誤差都會成為ADC 系統增益誤差的一部分。

       您可以利用系統處理器或控制器,對這些誤差中的大多數進行校準。如果您正從ADC 負滿量程到正滿量程對數個點進行測量,則您會在這些誤差中看到增益誤差,其與轉換器的輸入電壓有關。您無法利用處理器或控制器進行校準的誤差是噪聲。2中,您會看到,轉換器輸出端的參考噪聲隨模擬輸入電壓不斷增加。

圖2 電壓參考和ADC 噪聲對轉換器輸出碼的影響

    大多數電壓參考數據表都有一個0.1 到10Hz 頻率范圍的輸出電壓噪聲規范。一些廠商提供了電壓參考輸出噪聲密度規范。這種規范一般用于寬頻帶區域噪聲,例如:10kHz 的噪聲密度等。無論廠商如何規定其參考噪聲,加裝低通濾波器均可降低參考輸出的總噪聲。您可以利用一個電容器和電容器的等效串聯電阻(ESR) 來設計這種濾波器(參見1)。您也可以通過使用參考文獻2中建議的相同技術方法來確保設計的穩定性。

     圖1 顯示了我們設想中配置了8 到14 位轉換器的參考系統的完整電路圖。該系統的電壓參考精確度很重要;但是,您可以使用任何硬件或者軟件來對初始誤差進行校準。另一方面,吸收ADC 參考引腳上電流峰值的同時消除或減少參考噪聲,要求具備一定程度的特性描述和硬件濾波技巧。

     下次,我們將研究和設計一款適合16 位及以上轉換器的電壓參考電路。

參考文獻:

  1. 《提升混頻信號電壓參考》,作者:Baker, Bonnie
  2. 《只需使用一個100電阻》,作者:Baker, Bonnie
  3. 《第2 部分:電壓參考如何影響ADC 性能》,作者:Oljaca, Baker,發表于TI 2009 年第3 季度刊的《模擬應用雜志》。
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