模数转换器开发,如何缩小ADC的搜索范围

电子设计 2018-03-01 13:59 次阅读

谷歌搜索术语“模数转换器选择”会产生了数以千计的搜索结果,证明这一任务对参与设计传感解决方案的许多人而言仍然具有挑战性。毕竟,从8位微控制器(MCU)中集成的简单10位ADC到可以GHz速率解析的ADC,有大量的模数转换器(ADC)解决方案。

除非正在设计专门的传感前端,否则您很可能正在寻找一款集成ADC,能够实现高质量的性能,而不会影响节能或操作的灵活性。在这篇文章中,我列出了几个参数,可帮助您缩小ADC的搜索范围,根据应用的具体需要,您可能还要参考其他参数。

分辨率。也许是讨论最多的ADC参数,关于ADC可以解析的比特数是否是其准确度的最重要的测量值,存在许多问题。审视这一点的一个简单的方法是通过检查您应用在ADC转换后采取的行动。例如,测量温度变化是否已经发生是相对测量吗?如果是,一个10位或12位的ADC就足够了,因为这是真-假-否问题。另一方面,考虑电表等产品。在这种应用中,模数转换需要高精度。负载电流测量的准确性可能意味着能源使用的差异,以及公用事业公司计费的差异。这类应用通常使用> 16位Δ-ΣADC,以确保高质量的转换结果。

采样率。ADC的采样率直接取决于输入的频率。感谢我们的学者朋友Nyquist,您知道ADC必须以> 2倍的输入信号(F采样≥2x F输入)进行采样,并且您知道有一个最低要求的采样率。例如,100kHz的输入需要在≥200kHz的频率上进行采样。但是,数据手册中规定的采样速率仅涵盖真正的“采样+转换”时钟 ——并没有考虑到ADC的任何设置时间、后处理转换后的结果用于决策或片外移动数据。这些因素同样重要,因为它们使您能够计算ADC转换的周期和占空比,从而计算后处理的剩余余量。

例如,1MSPS的ADC采样将在1ms内采集1,000个16位样本。如果您使用双缓冲方法捕获ADC样本,那么您知道您有≤1ms的时间来后处理数据缓冲区,根据结果采取措施并可能在下一个数据集准备处理之前移动数据。

参考选择。评估集成ADC时,一个重要标准是内部精密参考源的可用性。在某些情况下,设置多个参考电压范围的能力可确保解析ADC不同输入范围的灵活性。

工作范围。许多ADC在设备可用的总电源电压范围的有限部分内工作。衡量应用在这方面的需求非常重要。例如,在电池供电的应用中,可能需要降至最低电源电压范围(1.8V对于MCU而言相当典型,尽管TI的SimpleLink™ MSP432P4系列中的一些ADC可以在1.72V工作),以确保可靠的转换,直到设备关闭。

输入通道。输入通道的数量不仅仅是可用于连接到模拟输入的外部可用引脚的数量。为一组需要排序的输入选择ADC时,考虑通道配置的灵活性也很重要。可选参考源、专用中断和转换寄存器以及差分输入和可配置数据格式的可用性对于确保高效设置ADC配置非常重要,实现可定制设置、防止设置中浪费周期。

正如我在本文开头所提到的,根据应用尝试感测的内容,实际的ADC选择标准列表可能会更长。您可以通过购买MSP432P4 LaunchPad™ 开发套件以及通过我们的 SimpleLink Academy培训门户网站快速在线获得有关使用精密ADC的教程,来评估精度高达16位的MSP432P4高性能ADC。 

如欲深入了解ADC选择的主题,并了解TI的MSP432P4高精度ADC与市场上现有的ADC比较情况,请查看下面图1中的图表,并查看我们的 应用报告,该报告提供的有用提示解读了ADC数据表参数。

图 1:MSP432 16位精密ADC的性能与竞争产品的对比

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