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掌握数据转换器的一些关键指标及其影响些因素

电子森林 来源:电子森林 作者:苏老师 2022-07-03 17:07 次阅读
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TI为即将到来的省赛发布的备赛器件清单上,除了前面的MCU,就是数据转换器件:

ADS8361:16 位 500 kSPS 双路 ADC,4 通道,串行输出

ADS8329:2.7V 至 5.5V 16 位 1MSPS 串行模数转换器 (ADC)

DAC8550:16 位超低毛刺脉冲电压输出 DAC

TLV5616:可编程稳定时间与功耗关系得到优化的 12 位、单通道、低功耗电压输出 DAC

TPL0401A:具有 I2C 接口(地址 0101110)的 128 抽头单通道数字电位器

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如果你有一颗带ADC的MCU,这些器件其实是不需要准备的。

看指标和功能框图,前面的两款ADC- ADS8361、ADS8329本质上是一种 - 基于SAR的16位精度的串行ADC,一个是双通道,一个是单通道而已。同MCU或FPGA的连接端口都是串行的,时序有点差异,但这不是什么大问题。500KSPS/1MSPS对于采集100KHz以内的模拟信号没有问题。

3款DAC- DAC8550和TLV5616是两款串行输入端口控制的DAC,TPL0401A本质上也是一个DAC。DAC的作用是将数字量转化为模拟电压,速度较低的串行DAC用处最多的地方就是来控制个VCA(压控放大器,后面的5款可变增益放大器中有两款就是用直流电压控制的)、做个直流偏移、做个可调的电压源、电流源。基于精准固定的参考基准电压或电流,就可以将输入的数字量转换为精准的模拟电压值,如果让基准电压发生变化(DAC8550和TLV5616),比如用一个正弦波做为基准,就可以起到调制的作用,这是一种灵活应用。

在器件清单上没有提到高速的ADC和DAC,因此制作高速的数据采集以及高速的DDS这类的题目也就不太可能出现了,TI有非常多的高速数据转换器,避开这些高速题目的原因可能是尽量不使用FPGA吧,也许这两年的芯片供应问题也是一个原因。

如果你手头没有这些器件,其实可以有变通的办法 -当今的MCU(对TI的不熟)ADC应该是标配,一般都能达到12位以上的分辨率,片内ADC用起来更方便,毕竟不需要再重新画板,数据的读取也特别简单。MCU里没有DAC咋办?用PWM即可,只要你外围的LPF电路和参数选择的合适,实现题目中需要用DAC来实现的功能肯定是没有问题的。

无论是使用标准的ADC、DAC芯片,还是使用MCU内部的ADC、通过PWM实现DAC的功能,要用好它们最重要的是要掌握数据转换器的一些关键指标,以及影响这些指标的一些因素。

231cf760-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

ADC的作用

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ADC的量化过程(3位为例)

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ADC的取样过程

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频域指标

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转换误差来源 -有限的分辨率和转换间隔

再借用TI公司的模拟工程师口袋参考指南里面的一些图来直观地看一下:

先看一下ADC的位数与转换的模拟电压之间的关系:

238ee8fc-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

ADC的定义及传输函数

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再看看LSB电压与分辨率和基准电压之间的关系

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以dBc为单位的总谐波失真

244244ec-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

与A/D转换器相关的RC电路的建立时间

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指定时间后实现的转换精度

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建立至特定转换精度需要的时间

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再看一下DAC:

249a9cdc-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

DAC的定义和转换函数

24aa87e6-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

偏移误差

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增益误差

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零码误差

250340e8-fa93-11ec-ba43-dac502259ad0.png

双极零码误差

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Full-Scale误差

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差分非线性

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积分非线性

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原文标题:模拟电路学习 - 数模/模数转换器的一些图表指标

文章出处:【微信公众号:电子森林】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:刘清

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