ADC和DAC的设计经验详细资料说明

本文档的主要内容详细介绍的是ADC和DAC的设计经验详细资料说明。

　　大多数的ADC都有模拟地（AGnd）和数字地（DGnd）引脚，但是太多的工程师和datasheet作者都不确定该怎么进行连接。这篇文章考虑了这些引脚电流流动的本质，内部及外部噪声对于精确数据转换的影响，不同的接地，去耦和大多数情况下使转换器工作在最好状态的建议及证明。

　　数据转换器（ADCs和DACs）是精确，敏感的器件，它的模拟接口易受噪声影响（这篇文章的大部分建议是对于ADCs和DACs）。

　　混合信号系统（同时拥有模拟和数字处理的系统）经常有分离的模拟地和数字地，将易受噪声影响的模拟信号与通常产生噪声的数字地隔离开来。

　　数据转换器——也就是模拟到数字的转换器（ADCs）和数字到模拟的转换器（DACs）——是精确且易受噪声影响的敏感器件。

　　除非另外说明，本文中的所有建议适用于ADCs和DACs。

　　在应用数据转换器的系统中，一个普遍的问题是如何接地使模拟信号状态最好。包括模拟信号和数字信号处理的混合信号系统通常有分离的数字地和模拟地，来避免数字部分的噪声耦合到敏感的模拟信号上。对这些地进行单点汇合，有时称作星形点（star point），汇合点通常邻近电源。

　　ADCs和DACs通常有分离的模拟地引脚和数字地引脚（分别标作AGND和DGND）。它们应该连在一起并接到系统的模拟地，尽管datasheet有其它建议。

　　ADCs和DACs通常有分离的模拟地引脚和数字地引脚，分别标作AGND（或模拟地）和DGND（或数字地），并且datasheet通常建议这两种引脚应该在器件外连在一块。这引起一个问题——然后怎么将它们连到系统的模拟和数字地，而不引起地环路。

　　解决办法很简单——不要这样做！它们应该都连到系统模拟地。

　　尽管datasheet建议它们应该分别连到系统的模拟地和数字地，但通常更好的做法是忽略这个建议，将它们连在一块再接到系统的模拟地。

　　一个哲学问题！

　　AGND和DGND应该都连到系统模拟地平面。描述为DGND的引脚并不意味着它应该连到系统数字地。

　　这当然引起一个问题，为什么一个指定为数字地的引脚应该接到系统的模拟地。

　　这就是哲学家所说的“范畴错误”（category mistake）。简单地说，当我们假设同样的文字在不同上下文中表示同样的意思时，我们就犯了一个范畴错误。这个引脚不是因为接到系统数字地而称为数字地引脚，而是这个引脚有转换器的数字电路的地电流流过。

　　回顾转换器，制造商很可能对这些引脚用了不同的名字来避免混淆，但几十年后的今天再改已经太晚了。

　　为什么不用一个引脚？

　　在大电流或高频情况下，引线的阻抗不允许用一个地引脚。低电流或低频转换器经常只有一个引脚。

　　如果整个转换器只有一个地引脚不会有问题，但粘合线（bond-wire）和封装引脚的阻抗相当大，由数字部分电流流过公共地引脚引起的电压足以使转换器的模拟信号状态变差。实际上在高频转换器中有几个模拟地引脚和几个数字地引脚并行连接，来减小引脚阻抗的影响。

　　为什么必须将它们在芯片外连接？

　　X点的地噪声通过寄生电容影响转换器的模拟电路。可以通过减小DGND，AGND和系统模拟地之间的阻抗来减小此噪声。

　　数字电路的噪声可以通过寄生电容耦合到转换器的模拟部分。如果框图中的X点的噪声电压可以尽可能减小，那耦合地噪声也会减小。

　　这可以通过直接将数字地接到系统模拟地来完成。如果DGND接到系统数字地或通过一个电阻或电感接到系统模拟地，X点相对于转换器的模拟电路的噪声电压会增加——对干扰也是一样。