ADC常见问题解答
adc模块实验遇到的问题及收获

adc模块实验遇到的问题及收获篇一:ADC(自动分光光度计)模块是电子测量中常用的一种传感器,可以测量物体反射的光线的亮度和颜色等信息。
在实验中,ADC模块可能会遇到一些问题,下面是一些常见的问题和解决方法:1. 采样不足:当光线强度较低或者物体表面反射的光线较少时,ADC模块可能会采样不足,导致测量结果不准确。
解决方法是增加采样频率或者增加采样位数。
2. 测量误差:由于 ADC 模块本身的限制,如精度、分辨率等,可能会导致测量误差。
解决方法是选择合适的 ADC 模块、优化电路设计、提高信号传输距离等。
3. 接口不匹配:不同品牌、型号的 ADC 模块可能有不同的接口,如 USB、RS-232 等。
实验中需要确保接口匹配,否则可能会导致数据传输错误。
4. 电源电压不稳定:ADC 模块需要一定的电源电压,如果电源电压不稳定,可能会导致 ADC 模块无法正常工作。
解决方法是使用稳定的电源、设置稳压器等。
在实验中,通过解决这些问题,可以获得更好的实验结果。
此外,还可以学习到 ADC 模块的基本原理、应用场景、设计方法等方面的知识。
拓展:除了 ADC 模块本身的问题之外,实验中还可能会涉及到其他问题,如电路干扰、信号传输距离、信号噪声等。
这些问题都需要在实验中仔细排查和解决,以提高实验效果和准确度。
实验不仅仅是为了获得准确的测量结果,还需要学习实验设计、实验操作、数据处理等方面的知识和技能。
通过实验,可以加深对理论知识的理解和应用,提高实践能力和创新能力。
篇二:ADC(数字到模拟转换器)模块是电子电路中常用的一种模块,用于将数字信号转换为模拟信号。
在进行ADC模块实验时,可能会遇到一些问题,但通过解决这些问题,可以获得一些收获。
在实验过程中,可能会遇到以下问题:1. 输入信号过大或过小:ADC模块的输入信号范围通常有一定的限制,如果输入信号过大或过小,可能会导致模块无法正常工作。
因此,在实验前需要确保输入信号符合ADC模块的输入范围。
adc原理及应用出现的问题

ADC原理及应用出现的问题1. ADC原理简介ADC(Analog-to-Digital Converter)即模拟到数字转换器,是一种能将连续的模拟信号转换为相应的离散数字码的电子设备。
ADC广泛应用于各种领域,包括通信、电子测量、自动控制等。
2. ADC的分类根据不同的转换方式,ADC可以分为几种不同的类型:•逐次逼近型ADC:逐次逼近型ADC通过不断逼近来获取输入模拟信号的数字量,并输出对应的数字码。
•并行型ADC:并行型ADC同时将输入的模拟信号转换为多个并行输出的数字码。
•逐次逼近型ADC:逐次逼近型ADC通过逼近法逐步获取输入模拟信号的数字量,逐渐逼近最终结果。
3. ADC应用中可能出现的问题在ADC的应用过程中,常常会遇到一些问题,以下列举一些常见的问题及解决方法:3.1 量化误差量化误差是指模拟信号与对应数字码之间的差异。
量化误差由于ADC的分辨率有限和量化阶数引起。
当分辨率较低时,量化误差会更大。
解决方法包括提高分辨率、使用更高精度的ADC等。
3.2 噪声干扰特别是在低信噪比场景下,ADC输入信号中会受到噪声干扰。
噪声会引入ADC 中,导致输出数字码的不准确性。
解决方法包括降低噪声对信号的干扰、增加信号的信噪比等。
3.3 采样速率不足采样速率不足会导致输入模拟信号无法完整地被采样,进而导致输出结果的失真。
解决方法包括增加采样频率、使用更高速的ADC等。
3.4 温度漂移ADC的性能会受到温度变化的影响,可能导致输出结果的偏差。
解决方法包括使用温度补偿技术、选择温度稳定性较好的器件等。
3.5 输入阻抗问题ADC的输入阻抗可能对输入信号产生不良影响,例如降低信号电平、改变信号频率响应等。
解决方法包括选择合适的输入电路、减小电路中的冗余电流等。
4. 小结ADC作为模拟信号转数字码的重要组成部分,在各个领域都有着广泛的应用。
然而,在实际应用过程中,我们经常会遇到一些问题,如量化误差、噪声干扰、采样速率不足等。
电子电路中常见的模数转换器故障排查与修复

电子电路中常见的模数转换器故障排查与修复电子电路中的模数转换器(ADC)是将模拟信号转换为数字信号的重要组件。
然而,由于各种原因,ADC可能会遇到故障,导致转换结果不准确或无法正常工作。
本文将介绍电子电路中常见的ADC故障,并提供排查和修复方法,以帮助解决这些问题。
一、ADC无输出信号当ADC没有输出信号时,可能存在以下几种可能的原因:1. 供电问题:首先,检查ADC的供电电压是否正常。
确保电压稳定并在规定范围内。
2. 连接问题:检查ADC与其他电路组件之间的连接,包括信号线和地线的连接是否良好。
3. 硬件故障:如果以上两种情况都没有问题,那么可能是ADC本身存在硬件故障。
这时,可以尝试更换ADC芯片或联系供应商进行维修。
二、ADC转换结果不准确当ADC的转换结果不准确时,可能需要对以下几个方面进行排查和修复:1. 参考电压问题:ADC的转换精度与参考电压有关,确保参考电压的稳定性和准确性是非常重要的。
检查参考电压源的稳定性,并校准参考电压的值。
2. 地线干扰:地线干扰可能导致ADC转换结果的误差增加。
确保ADC的地线与其他电路的地线进行良好的连接,并减少地线回路上的干扰源。
3. 时钟信号问题:ADC的转换过程依赖于时钟信号的准确性。
检查时钟信号源的稳定性,并确保时钟信号的频率与ADC的要求相匹配。
4. 抗干扰能力:ADC的抗干扰能力可能会受到其他电路部件的影响。
将ADC与其他敏感电路隔离开来,或者采取其他必要的措施来降低干扰。
三、ADC采样速率问题ADC的采样速率可能不满足系统的需求,这时可以考虑以下几个方面:1. 时钟频率问题:检查时钟信号频率是否与所需的采样速率相匹配。
如果时钟频率不足以支持所需的采样速率,可以更换时钟源或增加时钟分频器。
2. 缓冲器问题:ADC采样前的信号缓冲器可能会对采样速率产生限制。
确保采样前的信号缓冲器能够满足所需的带宽和速率要求。
3. 信号传输问题:信号的传输过程中可能存在带宽限制或传输延迟。
使用SigmaDeltaADC时容易被忽略的问题

使用SigmaDeltaADC时容易被忽略的问题最近见到不少帖子说,SigmaDelta型ADC不稳定。
其实大多数不是ADC的问题。
而是没有深刻理解SigmaDelta型ADC的原理和内部结构。
∑-△型ADC是一类利用过采样原理来扩展分辨率的模数转换器件,从原理上看,∑-△型ADC利用非常低分辨率的ADC(一般1bit)的ADC通过高速过采样,得到码流后量化得到数字量。
因为1bit ADC 就是一个比较器,1bitDAC也可以用模拟开关来实现;加之滤波和量化工作也是全数字实现的,所以∑-△型ADC更像是数字器件而不是模拟器件。
这最大可能的避免了模拟电路的漂移、批次性问题。
因此∑-△型ADC可以很容易达到高精度和高分辨率。
下面看图4.2:一个带锁存的比较器作为1bitADC,其输出码流分2路,一路给数字滤波和量化用,另一路反馈到减法器。
积分器的作用就是对减法器后的输入信号求平均。
关于∑-△调制和过采样的原理,很多教科书都是搬弄一大堆的公式和定理,证明码流平均值正比输入电压就了事。
没有让读者真正理解,害了不少人。
我觉得,从大家都熟悉的运放负反馈虚短路的知识,很容易理解∑-△调制的原理。
图4.2的整个环路构成典型的负反馈,那么由反馈理论可知,只要比较器(相当于运放)的开环增益足够大,A点会非常接近0V(虚地),即DAC的码流平均值(积分器就是求平均)一定会非常接近输入信号Vin/Vref的值。
数字滤波和量化器功能就是一低通滤波器,就是将码流的平均值(低频量)取出作为ADC转换结果。
上面分析了∑-△型ADC的基本原理。
在实际的∑-△型ADC芯片中,都采用开关电容电路来实现输入、减法器、积分器、基准切换功能。
这样便于纯数字方法实现。
很多∑-△型ADC内置可编程增益放大器(PGA),非常方便与电桥、热电偶等微弱信号传感器连接。
PGA 的实现其实也是靠改变开关电容采样、积分与读出的速度比来实现的,仍然是纯数字电路实现,不存在运算放大器的漂移、失调、上下轨等问题。
ADC基础知识_200703

SNR–信噪比
信噪比(SNR)是输出信号幅度与输出噪音的比值,不包括谐波或直流分量。 按照时钟频率的一半来求噪音电平的积分。 随着频率增加,SNR通常会变差,这是因为ADC内部的比较器的精确度在较高输入压摆率(slew rate) 时会变差。精确度的损失是以ADC输出端噪音的形式出现。 在ADC中,噪音来自四个源头:
April 3, 2007
。
26
VA-VDR电源去耦不足
ADC输出的为数字信号 ADC的电源电流为尖脉冲
ADC的数字输出激励器提供了相当快的边缘速率(升降时间)。在输出数据必须从逻辑低转向逻辑高 时,这导致输出激励器在上升时间非常快的情况下,提取不同数量的动态供电电流来给输出端上的 任何电容充电。如果模拟电路没有从ADC输出激励器去偶的话,由上述情况在输出激励器电源上引 入的噪音就会对这些模拟电路产生干扰。
April 3, 2007 。 13
缺失编码
当没有价值的输入电压产生了一个给定的输出编码,此时讨论的编码不会在输出中出现,编码 在传输函数中消失了,就被认为是缺失编码。
April 3, 2007
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INL(ILE)
Actual “Straight” Line Ideal Straight Line
ENOB随频率的增加和随着输入电平的下降而下降,由于同样的原因,THD和SNR性能 随着频率增加而下降,随着输入电平增加而提高。请记住,ENOB取决于SINAD,而 SINAD又和THD和SNR相关。
April 3, 2007
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SFDR–无杂散信号动态范围
无杂散动态范围(SFDR)是输出信号的期望值与输入中不存在的最高振幅输出频率分量 幅值之间的差额,单位是dB。
ADC采样的相关基础知识(网上摘录)

ADC采样的相关基础知识(网上摘录)1 MSPS - 模拟混合信号转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成,采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)。
1msps=1000 ksps2 kspskilo Samples per Second 表示每秒采样千次,是转化速率的单位。
所谓的转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成,采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)。
1msps=1000ksps3 数据采集中的采样率、缓冲区大小以及,每通道采样数之间的关系采样率,主要取决于你需要分析信号的带宽。
根据采样定理,采样率至少是带宽的两倍。
一般取2.56倍或者更高。
每通道采样数,指的是每次从通道读取的数据长度,其实是从通道的buffer里面读取的。
如果每次读得太少,而且读的间隔过长,那么buffer里面的数据就会堆积,最后导致buffer溢出。
所以buffer size应该大于数据读取间隔*采样率,否则一个间隔的数据就足以把buffer填满了,同时读取的长度也应该保证buffer不会溢出。
单片机adc采样问题及解决方法

一、概述随着现代科技的飞速发展,单片机作为一种常见的嵌入式系统,广泛应用于各个领域。
在很多单片机应用中,采样外部模拟信号是一个非常重要的环节,而单片机内置的ADC(模数转换器)模块则是常用的采样工具。
然而,在实际应用中,单片机ADC采样过程中可能会遇到一些问题,如采样精度不高、采样速率不稳定等。
本文将介绍单片机ADC采样问题的具体原因以及解决方法。
二、单片机ADC采样问题分析1. 采样精度低单片机内置的ADC模块通常有一定的分辨率,如8位、10位、12位等。
但是在实际应用中,由于外部环境噪声、电源波动等因素影响,可能会导致ADC的采样精度降低。
采样精度低的情况会影响系统的测量准确性,特别是对于需要高精度测量的应用来说,这是一个非常严重的问题。
2. 采样速率不稳定在一些实时采样的应用中,采样速率的稳定性非常重要。
然而,在单片机ADC采样过程中,由于中断响应不及时、数据传输处理效率低等原因可能导致采样速率不稳定,从而影响系统的实时性能。
3. ADC输入阻抗不匹配ADC模块的输入端通常需要外部连接源,而外部源的输出电阻往往与ADC的输入阻抗不匹配。
如果ADC的输入阻抗比外部源的输出阻抗低很多,会导致信号采样时发生失真,从而影响采样精度。
三、单片机ADC采样问题解决方法针对上述单片机ADC采样问题,我们可以采取以下措施进行解决:1. 提高ADC模块的供电电压为了提高ADC的采样精度,可以尝试提高ADC模块的供电电压,这样可以减小电源噪声对采样精度的影响。
当然,在提高供电电压的同时也要考虑模块的额定工作电压范围,避免损坏模块。
2. 添加滤波电路在ADC输入端添加合适的滤波电路可以滤除外部环境的噪声,提高采样信号的稳定性和准确性。
常用的滤波电路有低通滤波器、带通滤波器等,具体选择应根据实际的采样信号频率和噪声特性进行。
3. 增加采样频率控制通过在软件层面上增加采样频率控制的功能,可以提高采样速率的稳定性。
通过定时器或者中断控制实现定时采样,避免因为系统负载变化而导致采样频率不稳定的问题。
ADC模拟前端需要考虑的问题汇总

The World Leader in High Performance Signal Processing SolutionsADC模拟前端需要考虑的问题汇总 ADC模拟前端需要考虑的问题汇总NDA required until November 11, 2008SAR ADC的采样过程 的采样过程Acquisition的过程是给 充 的过程是给Ch充 的过程是给 电的过程… 电的过程… 1)直接决定采样精度 ) 2)受外围电路影响 )2AD7689SAR ADC input stage 所带来的问题•把这个电容充到电压为 把这个电容充到电压为Vin需要的电荷: 需要的电荷: 把这个电容充到电压为 需要的电荷 Vin*C •充放的频率为 f, 时间周期为 1/f 充放的频率为 •电荷 / 时间 = 平均充电电流 Iin = Vin*(C*f) 电荷 • 电压 电流 = 输入阻抗 电压/电流 Zin = 1/ (C*f )输入阻抗和采样电容及采样频 率成反比3有限的输入阻抗带来的增益误差(静态分析) 有限的输入阻抗带来的增益误差(静态分析)AD765x, AD765x-1, AD768x, AD7327, AD7490… RC 无源抗混 叠滤波器 ADC减小Rs有助于减小增益 减小 有助于减小增益 误差,尤其当ADC采样 误差,尤其当 采样 率较高时RsRsZin4SAR ADC input stage 所带来的问题(动态) 所带来的问题(动态)Rs ADCMUXRsVS ½ LSBNumber of bits 12 14 160.5LSB 0.0122070% 0.0030518% 0.0007629%Time Constant (k) Multiplier 9 11 12VCSH(t) VSH0 t05tcTime1 LSB 2= (R s + R i ) × Ci × ln(2N+1 )tACQ假如我们先不考虑C的影响, 的存在会增加稳定时间 的存在会增加稳定时间( 假如我们先不考虑 的影响,Rs的存在会增加稳定时间(充放电时 的影响 ),从而使得整体的 采样率” 精度” 间),从而使得整体的 “采样率” 或者 “精度” 上不去• Let’s do the calculation – RExternal=20K – RInternal=2.65K – Csh=15pFtcRs=20KΩ ΩRi = 2.65kΩ ΩVsCi = 15pF1 LSB 2= (R s + R i ) × Ci × ln(2N+1 )t acq = (20 K + 2.65 K ) *15 pF * ln(216+1 ) = 4.003usSampleRate(max)1 = = 142ksps(max) 4us + 3us + ?A so-called 250Ksps ADC can only works as a 140Ksps ADC now.Capacitor Charge TransfertACQ 考虑C的作用 考虑 的作用小瓢舀大桶 的理论RFLTRSW CSHCharge Reservoir VIN++++++CFLT VIN RSWVdrop = Vin*[CSH/(CSH+CFLT)]VSH CFLT++++ ++RSW VSH S1 CSHCFLTCSH(a.) prior to acquisition(b.) during acquisition During acquisition CFLT and CSH exchange charge VSH changes to equal VINRC 无源抗混 叠滤波器ADC减小Rs有助于减小增益 减小 有助于减小增益 误差,尤其当ADC采样 误差,尤其当 采样 率较高时Rs CRsZin看上去, 应该小点 应该小点, 应该大点 应该大点? 看上去,Rs应该小点,C应该大点?Rs的另一作用 的另一作用RC 无源抗混 叠滤波器 ADCRs C假设差模电压最大能到+/-100V, 那么假如 那么假如ADC input可以承受的电流是 可以承受的电流是10mA,那么 假设差模电压最大能到 可以承受的电流是 ,那么Rs 就应该选100V/10mA = 10k 就应该选 当然,外加OVP保护二级也是一种方式,不过 保护二级也是一种方式, 当然,外加 保护二级也是一种方式 不过…Select a right clamp diodeT.C (0.1%/˚C => 40˚C Junction Capacitance0.6V) andTrade-off: Vsy, Breakdown voltage and reverse leakage current10让人纠结的电容11让人纠结的电容A NON-IDEAL CAPACITOR EQUIVALENT CIRCUIT INCLUDES PARASITIC ELEMENTSDissipation Factor X7R: 0.1%~2.5% NPO: <0.1%DA: Dielectric Absorption12让人纠结的电容13电容和谐波14有限的输入阻抗带来的增益误差(静态分析) 有限的输入阻抗带来的增益误差(静态分析)AD765x, AD765x-1, AD768x, AD7327, AD7490… RC 无源抗混 叠滤波器 ADC 减小Rs有助于减小增益 减小 有助于减小增益 误差,尤其当ADC采样 误差,尤其当 采样 率较高时RsRsZin既然用小的R和大的 都是让人纠结的 那么就: 既然用小的 和大的C都是让人纠结的,那么就: 和大的 都是让人纠结的, 加入运放作为ADC driver有助于消除 所带来的影响… 加入运放作为 有助于消除Rs所带来的影响 有助于消除 所带来的影响 副作用是什么呢? 运放的噪声可能影响ADC的动态性能 的动态性能SNR,对于高位数的 来讲, 副作用是什么呢 运放的噪声可能影响 的动态性能 ,对于高位数的ADC来讲,需 来讲 要用低噪声的运放来作为ADC的driver,并且,运放本身的 要用低噪声的运放来作为 的 ,并且,运放本身的Vos等静态参数也会带来额外的 等静态参数也会带来额外的 系统误差…还有 考虑动态的参数… 还有, 系统误差 还有,考虑动态的参数15现在我们再回头分析下各种拓扑结构+/- 10V +/- 5VPT/CT AMP MUX PT/CTAD7685ADC非同时采样, 非同时采样,burst方式的 方式的 高速采样Ref这个结构貌似只需要一个运放和一个单路的ADC,成本很低,不过 ,成本很低, 这个结构貌似只需要一个运放和一个单路的 1. 对运放的摆率和稳定时间有要求 2. MUX之后没有办法放截止频率较低的低通滤波器 片外 之后没有办法放截止频率较低的低通滤波器, 之后没有办法放截止频率较低的低通滤波器 片外MUX的charge injection带来的副 的 带来的副 作用很难消除… 作用很难消除 3. MUX的开关时间必须和 的开关时间必须和ADC的acquisition的 timing严格配合,使得 严格配合, 的开关时间必须和 的 的 严格配合 使得ADC的有效 的有效 acquisition time 最大化 缺点仅此而已么? 缺点仅此而已么? 此而已么16晶闸管:一旦触发, 晶闸管:一旦触发,只有电流 为0的时候才能关闭 的时候才能关闭MUX中的寄生晶闸管 中的寄生晶闸管另一种种拓扑结构, 集成MUX 另一种种拓扑结构,ADC集成 集成+/- 10V +/- 5VAD7682/89AMPPT/CTAD7685MUX ADC推荐信号链: 推荐信号链: AD7689(AD7682) + AD8604/AD8608 Operational: ADR3425AMPPT/CTRef1.器件 运放 数量不少 器件(运放 器件 运放)数量不少 2.MUX开关的时候 开关的时候charge injection对信号的干扰还是无法消除 – 用MUX内部集成的 内部集成的ADC 开关的时候 对信号的干扰还是无法消除 内部集成的 3.往往用单极性的 往往用单极性的ADC已寻求最小的系统 已寻求最小的系统cost,这个时候 要给多个器件( 往往用单极性的 已寻求最小的系统 ,这个时候Reference要给多个器件(运放)供 要给多个器件 运放) 电,对reference的layout要求和电流的要求提高了 的 要求和电流的要求提高了 =》可能需要一个 使用内部ref而运放使用经过 》可能需要一个reference buffer =》 当ADC使用内部 而运放使用经过 》 使用内部 而运放使用经过buffer以后的 以后的 reference的时候 的时候….more system offset error 的时候 4. 运放往往被配置成反向放大器的形式 =》对于互感器来说,输入阻抗低,引起的额外的 》对于互感器来说,输入阻抗低, gain error18同时采样的拓扑结构+/- 10V +/- 5VAMPPT/CTADC AMP PT/CTAD7656-1 AD7865推荐信号链: 推荐信号链: AD7656-1 + OP4177 Operational: ADR421Ref1.同时采样的 同时采样的ADC,绝大多数是双极性的 , 同时采样的 2.系统总体 系统总体performance有保证,当然价格也相对较高,通常用在中高压的保护和测控系统中 有保证, 系统总体 有保证 当然价格也相对较高,19。
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#1楼主:工业应用Sigma-Delta ADC常见问题解答贴子发表于:2008/12/25 13:14:35问题:峰峰值噪声与有效噪声的区别,峰峰值分辨率与有效分辨率的区别?无失码分辨率又是指的什么?答案:无失码分辨率是对ADC线性性能的评价指标。
峰峰值分辨率和有效值分辨率是评价ADC噪声性能的重要指标。
它们之间的关系是峰峰值分辨率=有效分辨率-2.7 bits这个关系的理论基础是,噪声通常是随机的,并且它的分布是正态分布。
那么Vnoise (peak-to-peak) = Vnoise (rms) x 6.6;99.9%的出现概率如果转换为分辨率,就是2.7位的差别。
(log26.6=2.7)如果对应于ADC的转换结果,峰峰值分辨率是没有跳码的位数,也就是保持稳定的位数。
我们以AD7799为例,在数据手册中都会有两个表格,如下所示:第一个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下有效噪声的值。
第二个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下的有效分辨率和峰峰值分辨率。
例如,在16.7Hz数据输出速率,64倍增益条件下,有效噪声是0.065uV,对应的有效分辨率为20位,峰峰值分辨率为17.5位。
要了解具体的原理和推导,请参见ADI网站上的应用笔记AN-615“Peak to Peak Resolution vs. Effective Resolution”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,C HOP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。
问题:在使用多通道SIGMA-DELTA ADC时,通道切换的速度很慢?答案:数据手册上所示的数据输出速率指的是在对同一通道进行连续采样时的输出数据速率。
一旦进行了通道切换,ADC内部的sigma-delta的调制器以及数字滤波器要有一定的建立时间。
大多数ADC内部的数据滤波器是sinc3滤波器,所以通道切换后会需要3个数据输出的时间才能建立起来。
对于ADC在通道转换后,DRDY信号会在滤波器完全建立起来以后才会有效,所以用户没有必要把前三次的转换结果丢掉。
但是对于AD7732/4/8/9系列产品,它们的设计是经过特别设计处理的,所以它的通道切换速度以及转换速度非常快,适用于多通道快速切换采样的应用。
要了解更详细的内容,请参见ADI网站上的应用笔记AN-665“Channel Switching Using Δ-ΣADCs”。
问题:什么情况下要使用内部的BUFFER?答案:Sigma-Delta ADC的前端是开关电容结构的。
这种结构在稳定状态下具有比较大的输入阻抗,但是当它工作在开和关切换的情况下,会需要一定的充电电流。
这个电流的大小与采样频率,输入信号的差分电压和输入电容的大小有关。
如果不用内部的buffer,那么这个动态的负载会对外部的电阻和电容的大小有限制。
如果外部的电阻电容值太大的话,在AD C采样阶段,输入信号就不能对ADC的输入电容进行足够的充电,因此会造成ADC的增益误差。
对于在不使用内部buffer的情况下所能允许的最大外部电阻电容值以及它带来的误差,都会在数据手册中有说明。
如果你的前端的输出阻抗及电容较大,请使用内部Buffer.要了解更多内容,请参考ADI网站的技术资料“Industrial Converter Technical Note –ICV0 02 Input Buffers on Σ-ΔADCs”。
问题:怎样使用50/60Hz抗工频干扰功能?答案:要使用ADC的50/60Hz抗工频干扰的功能,只需设置ADC内部的滤波器参数。
在某种特定滤波器设置下,内部数字滤波器的响应会在50/60Hz频率下有较强抑制。
对于不同器件,请参见数据手册。
以AD7799为例,在数字滤波器设置为19.6Hz的输出数据速率时,只对60Hz具有抑制,为90dB。
而当数字滤波器设为16.7Hz时,只对50Hz有抑制,为80 dB。
当滤波器设为4.17Hz时,对50Hz和60Hz都具有74dB的抑制。
所以不同的滤波器设置,对50/60Hz的抑制效果是不同的。
在某些滤波器的设置下,对50/60Hz基本没有抑制。
要了解更详细的内容,请参见ADI网站上的应用笔记AN-611 “50 Hz/60 Hz Rejection on Σ-Δ ADCs”。
问题: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。
问题:什么是CHOP模式,它有什么作用?答案:CHOP模式主要是用来去除ADC的偏移误差,包括在温度变化情况下和电源电压变化的情况下产生的任何偏移误差,同时也能去除一些低频的噪声。
CHOP的实现方法是不停的交换ADC差分输入的两端,然后把没交换前的结果和交换后的测量结果进行平均,就可以得到去掉偏移误差的结果。
但是请注意,使用CHOP模式以后,ADC的数据输出速率在相同滤波器参数设置的时候会不同。
具体请参见数据手册。
要了解更多的关于CHOPPING的工作原理和注意事项,请参见ADI网站上的应用笔记AN-609 “Chopping on Σ-Δ ADCs”。
问题: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。
问题: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:怎样选择SIGMA-DELTA ADC的参考源?答案:对于sigma-delta ADC来讲,需要选择噪声和温漂都很小的参考源。
对于5V电源供电的ADC,可选的型号包括AD780, ADR421, ADR381, ADR291, REF43和REF192. 对于3V电源供电的ADC,可选的型号包括AD589 和AD1580。
另外,有些产品已经内置了电压参考源,而无需外接参考源,如AD7792、AD7793、AD77 94。
ADI对于ADC的电压参考源选型提供了一个工具,您也可以通过这个工具给您的ADC选择合适的电压参考源。
这个工具的链接是:/Analog_Root/static/techSupport/designTools/voltagereference/license/voltageReference_general.html?download=download.html对于压力测量或者电子秤的应用,ADC的参考源可以由电桥传感器的激励源提供,这种测量方法叫做比例测量。
应用这种方法,激励源中的噪声会被抵消掉。
如果电桥的激励电压较高,可以用电阻分压得到ADC的参考电压。
问题:用串口配置芯片让其转换,但是/DRDY一直为高,芯片不转换?答案:1.检查配置是否正确。
ADC的寄存器是可读可写的,当你配置完这些寄存器以后,可以再读一遍这些寄存器,看看是否写入的值与读出的值相同。
2.对于有SYNC管脚或是FSYNC寄存器位的产品,请注意这个管脚和寄存器的配置。