分享

【转】我的信号是双极性的信号,能不能直接输入到单电源供电的ADC?

 BeautymengRoom 2012-11-22

我的信号是双极性的信号,能不能直接输入到单电源供电的ADC?

答案:首先,我们要先对我们的输入信号有准确的理解。一般在差分输入的情况下,会造成误解。对于差分信号来讲,所谓的双极性是指的相对双极性,还是针对于地的绝对双极性信号?数据手册上对于差分情况下的双极性输入范围的定义,如+/-20mV, +/-80mV, +/-1.25V或者+/-2.5V的输入信号范围,是指的差分信号的差值,也就是说差分信号的正端AIN+与负端AIN-的差可以是正的,也可以是负的,但是这对差分信号的对地绝对电压值不一定是负的。举个例子,差分信号正端AIN+的输入范围是1V到3V,差分信号负端AIN-的输入信号范围是3V到1V,那么差分输入信号的范围是-2V到2V。可以看到,差分信号的范围是-2V到2V的双极性信号, 但它们各自的绝对电平都是正的。所以在输入ADC前一定要知道差分输入信号的绝对电压和差值。那么单电源供电的ADC能不能处理绝对电压是负的信号呢?

这取决于你有没有使能内部的缓冲器。如果没有使能ADC内部的缓冲器,ADC的输入可以是负的,可以到-30mV。如果使能了内部缓冲器,那么输入的模拟信号一定是正的,并且要大于某一电压,具体输入范围,请参见数据手册。所以,一旦使用了内部缓冲器,请一定注意输入信号的对地的绝对电压值的范围。

但是对于AD7732/4,这两颗芯片的模拟输入有特殊处理,可以处理双极性的输入信号。

ADI的有些ADC可以双电源供电,AD7710, AD7711和AD7712,在双电源供电情况下,可以输入双极性信号。

什么是单端信号,什么是全差分,什么是伪差分?

答案:单端信号对于ADC来说只有一个输入端,它的参考端是ADC的地。对于单端信号来讲,它的缺点是信号的偏移误差和噪声会影响ADC的输入动态范围。全差分是一对独立的信号,ADC转换的是这对信号的差值,它们的共模信号则被抑制掉。这对信号的共模电压可以处于ADC输入信号范围内的任何电压。差分信号会具有两倍单端信号的摆幅,同时差分信号能够抑制共模噪声,所以可以得到更高的信噪比。

伪差分与差分信号类似,伪差分信号也是一对信号,但它的参考端或负端是一个直流电平,用来去除正端信号中的直流成分。

下图示出了各种信号的典型波形。

各种信号的典型波形

ADI的SIGMA-DELTA ADC的输出码的格式是什么?

答案:当ADC的输入设为单极性输入时,ADC的输出码是直接二进制形式。以16位ADC为例,当输入为0V时,输出码是0x0000;当输入是一半量程时,输出码为0x8000;当输入为满量程时,输出为0xFFFF。

如果ADC的输入是双极性的,那么ADC的输出码为偏移二进制形式,以16位ADC为例,当输入为负的满量程,输出码为0x0000;当输入为0V,输出码为0x8000;当输入为正的满量程,输出为0xFFFF。

问题:在PCB布局布线时,应注意些什么?

答案:Sigma-Delta ADC具有非常高的分辨率以及极低的噪声,因此PCB的布局布线对于实现ADC的高性能有非常大的影响。在PCB的布局不线中需要注意以下方面:

  1. 电源:如果可能,尽量使用单独的模拟电源和单独的数字电源。而且模拟部分的电源要使用线性电源。如果使用单电源给AVDD和DVDD供电的话,AVDD和DVDD之间应用磁珠进行隔离。在所有的AVDD的管脚要用0.1μF和10μF进行去耦到模拟地上,所有数字电源管脚要用0.1uF进行去耦,接到数字地上。电源线在PCB上要走尽量宽的线。
  2. 地:系统要分为模拟地和数字地两部分,模拟地和数字地都要是大面积的地平面。ADC芯片本身模拟管脚与数字管脚都物理上分隔开了,因此ADC可以跨在模拟地平面和数字地平面的中间,ADC的AGND管脚要接到系统模拟地,ADC的DGND管脚要接到系统数字地。模拟地和数字地最终在ADC的附近进行一点相接。
  3. 信号:信号的模拟部分和数字部分要分开,模拟信号线和数字信号线也要分开,模拟信号线和数字信号线不要穿插。在芯片下面避免走数字信号。

如果要了解更多,请参考ADI网站上的技术资料“Obtaining Optimum Performance From the AD7731 Sigma Delta ADC”。

问题:是否能够提供评估板和例子程序?

答案:可以。评估板的文档资料包括原理图可以在网站上下载。如果要购买评估板,请与ADI的代理联系。ADI中国地区代理商的联系方式的链接是
http://www./intl/china/salesdir/distributors.html

所有代码例子中,MCU使用的8051单片机,用C程序编写。如果有需要,请发邮件至索取。

问题:为什么转换结果的后几位总在跳,是不是正常?

答案:判断是不是正常要先了解造成这种情况的原因。如果排除掉输入信号的原因,ADC转换结果的不稳定是由于噪声引起的。在ADC的数据手册中对ADC在不同配置的情况下的噪声有详细的数据表格。所以对于用户ADC的转换结果的分析,要进行与数据手册相同测试条件的测试,然后与表格中数据进行比较。

数据手册中的噪声性能表格中的数据结果的测试条件是:使用高精度低噪声的参考电压源,短路ADC的差分输入端并接到正确的共模电平上,然后设置ADC的增益、滤波器系数,CHOP模式,BUFFER状态等等,然后采集足够多的转换结果,一般至少要几百个样本,做噪声分析。ADC的噪声是呈正态分布,所以通过软件可以计算出这些样本的均值和标准偏差,标准偏差乘以6.6就得到峰峰值的噪声,然后通过满量程值与峰峰值噪声的比就能够计算出成峰峰值分辨率。这个分辨率与数据手册中表格中相同配置情况下的峰峰值分辨率比较就可以知道ADC的性能是不是正常了。

通常比较简单的检验方法可以采一组足够多的数据,找出最大值和最小值相减,这是ADC转换结果中跳动的码值,然后转换为位数,就可以大概得到峰峰值分辨率,也就是无跳动的分辨率,与数据手册中相比就可以了。如果测试结果与数据手册的指标相近,那么就正常,如果相差很远,就要仔细检查电路和PCB设计了。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多