6 通道 ADS8556的PCB布局设计

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基于ADS8556的六通道高速数据采集系统设计_李晓菲

基于ADS8556的六通道高速数据采集系统设计_李晓菲

本设计将A D C的操作映射为D S P 中对地址空间的读操作。2812通过对 不同地址的读取来向E P M240T发送指 令,E P M240T通过片选端和地址线译 码来执行相应的功能。以下为主要的3 种指令的地址映射。 #d e f i n e A D_s t a r t
图4 2812与IS61LV25616接口连接电路
将2812的地址线X A0、X A1、 X A2和/X C S0分别连接至E P M240T 的I O口上。/X C S0对应的地址映射为 0x002000-0x003F F F,2812对这个区 域的地址进行访问时,相应片选端/ X C S0被置为低电平,地址线上出现 所要读取或者写入的地址。为了节省 映射空间,本文设计通过E P M240T对 /X C S0和X A1、X A2进行地址译码来 实现对A D S8556的控制。A D S8556的 片选信号/C S、复位信号/R S T分别 连接到E P M240T的I O口上,3通道组 的启动转换信号C O N V_X连接到一起 并和EPM240T的IO口连接,用来启动 6通道的同步转换。2812的外部中断 I N T1连接B U S Y信号,单次转换结束
图6 EPM240T内部模块 图5 2812软件流程图
>
S E C T I O N(A D_D A T A_C H2,".a d_ data_ch2") u n s i g n e d i n t A D_D A T A_ CH3[20000]; # p r a g m a
本文选择I S61L V25616作为数据 存储器,它是一个高速的S R A M,由 高性能C M O S技术制造而成,供电电 压为3.3V,其空间大小为256K×16。 I S61L V25616与2812的接口电路如图 4所示,/C E片选信号引脚接2812的/ X C S6片选信号,其映射地址空间范 围为0x100000!0x180000;/O E、/ WE为低电平有效,分别与DSP的读写 引脚相连接;地址线A[17:0]与2812地 址线X A[17:0]相连,16位数据总线与 D S P的X D[15:0]数据总线连接,完成

PCB板布局原则布线技巧

PCB板布局原则布线技巧

PCB板布线布局一.PCB布局原则首先,要考虑PCB尺寸大小。

PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。

在确定PCB尺寸后.再按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性,按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。

最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。

1.布局操作的基本原则A. 位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。

电路板的最佳形状为矩形。

长宽比为3:2成4:3。

B. 遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局.C. 布局中应参考原理框图,根据单板的主信号流向规律安排主要元器件.D. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分.E. 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。

元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

F. 相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局;同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置;同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。

2.布局操作技巧1. 元器件的排列要便于调试和维修,亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。

2. 元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起, 以便于将来的电源分隔。

3. IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。

4. 尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。

易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。

5. 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。

PCB Layout 高阶篇

PCB Layout 高阶篇

PCB Layout 高阶篇概述PCB布局(PCB Layout)是电子产品开发过程中的重要环节之一。

合理的PCB布局可以确保电路性能的稳定和可靠。

本文将介绍一些高阶的PCB布局技巧,帮助您设计出更优秀的PCB板。

1. 确定板尺寸和层数在进行PCB布局之前,首先需要确定PCB板的尺寸和层数。

尺寸的选择应该根据具体的项目需求、外部约束条件和组装工艺来确定。

层数的选择主要考虑到电路复杂度和成本因素。

2. 分析电路需求在进行PCB布局之前,需要对电路进行全面的需求分析。

了解电路的信号传输速度、功率需求、EMC要求等特性,以便在布局过程中做出合适的决策。

3. 分区规划将电路划分为不同的功能单元,然后将每个功能单元划分到合适的区域进行布局。

布局时应注意减少信号干扰和电源噪声。

4. 信号完整性在PCB布局中,保持信号完整性是非常重要的。

信号完整性包括信号传输线的匹配阻抗、减小信号回线的长度、降低串扰等。

布局时应注意信号线的走向和布线规则。

5. 电源和地线布局电源和地线的布局对于整个电路的性能和稳定性至关重要。

应尽量减少电源噪声和地线回流路径的长度和阻抗。

布局时应将电源和地线从最近的电容或负载引脚引出,并采用大面积铺铜的方式来进行连接。

6. 热管理对于功耗较大的电路,热管理是非常重要的。

在布局中应合理安排散热元件(如散热片、散热孔),以确保电路在工作时能够稳定运行。

7. 元件布局元件布局应考虑到元件之间的距离、方向和相互之间的影响。

布局时应注意元件之间的电气和机械相互作用,并遵循最佳布局实践。

8. 剖析布局在完成初步布局后,应进行布局剖析,查看布局中存在的问题和潜在的风险。

通过剖析布局,可以及早发现问题并进行修正。

9. PCB层间布局对于多层PCB板,层间布局非常重要。

应尽量将高速信号和低速信号分开布局,避免信号串扰。

布局时应合理安排地面和电源层。

10. 地域布局和特殊要求根据不同地区的法规和认证要求,以及特殊环境(如高温、高湿度)下的工作条件,进行布局时应遵守相应的规定并考虑特殊需求。

AD6实用PCB技巧

AD6实用PCB技巧

Altium Designer PCB实用技巧拾遗Ling.Ju2011.7-1--2-问题1:AD 布蛇形线方法........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................33问题2:大电流走线中去除阻焊层........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................1010问题3:总线画法......................................................................................................................................................................................................................................13问题4:从原理图到PCB ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................1414问题5:走线中换层、操作过孔、操作走线..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................1717问题6:走线推挤与连线方式快速设置....................................................................................................................................................................................................20问题7:简易图元的PCB 黏贴...................................................................................................................................................................................................................22问题8:复杂图元(:复杂图元(LOGO LOGO LOGO)的)的PCB 制作....................................................................................................................................................................................................23问题9:栅格设置与捕获......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................2626问题1010:丝印文字反色输出及位置设置:丝印文字反色输出及位置设置..................................................................................................................................................................................................27问题1111:各种:各种:各种~~多边形填充.......................................................................................................................................................................................................................29问题1212::PCB 中高亮选中网络..................................................................................................................................................................................................................30问题1313:单层操作与定制操作:单层操作与定制操作.................................................................................................................................................................................................................32问题1414:多层线的操作:多层线的操作..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................4040问题1515:走线切片的操作:走线切片的操作.........................................................................................................................................................................................................................42问题1616:对等差分线的设置与走线:对等差分线的设置与走线....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................4545问题1717::3D 显示操作................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................4848问题1818:快速放大缩小视图:快速放大缩小视图 (50)-3-问题1:AD 布蛇形线方法Tool 里选Interactive length tuning 要先布好线再改成蛇形,这里用的是布线时直接走蛇形:先P->T 布线,再Shift +A切换成蛇形走线-4-按Tab 可设置属性,类型了选用圆弧,Max Amplitude 设置最大的振幅,Gap 就是间隔(不知这么翻译对不),下面左边是振幅增量,右边是间隔增量。

ADS8556中文资料

ADS8556中文资料

16-, 14-, 12-Bit, 6通道同步采样模数转换器ADS8556/7/8系列包括6个16-, 14-和12-bit模数转换器(ADCs),各自基于连续逼近寄存器原理。

构架是基于充电分配原理,具有一个采样保持功能。

6个模拟输入组成3个通道组。

这些通道组可以并行采样,保留了信号的相对相位信息。

独立的转换开始信号可以控制每个通道的转换,可以是4个通道或者是6个通道一起转换。

器件支持单端,差分模拟输入信号,范围可以是±4VREF或者±2VREF ,最大输入电压可以达到±12V。

器件提供了一个内部的2.5V/3V参考电压源,配合一个10-bit的DA转换器,可以提供2.44mV或2.93mV的步进调整电压。

ADS8556/7/8同样提供一个可选择的并行或串行接口,可以用在硬件模式或软件模式中模拟部分本节讲述模拟输入电路,ADC以及控制信号,以及器件的参考设计模拟输入输入和转换器可以是单端或差分类型,绝对电压范围可以通过使用RANGE引脚进行配置(硬件模式)或控制寄存器(CR)中的RANGE_x位设置为±4V REF或±2V REF。

当使用的参考电压为2.5V时(CR bit C18 = 0),输入电压范围可以是±10V或±5V;当使用的参考电压为3V (CR bit C18 = 1),输入电压范围可以是±12V或±6V。

RANGE引脚在BUSY(如果CR bit C20 = 0)的下降沿锁存。

模拟输入端的输入电流取决于采样率,输入电压和信号的源阻抗。

实质上,模拟输入端的电流仅在采样周期(t ACQ)为内部的电容阵列进行充电。

在最大速率下(280ns),模拟输入电压的源必须能够为10pF的输入电容(±4V REF)或20pF(±2V REF)的输入电容充电。

在转换周期中,没有输入电流,输入阻抗大于1MΩ。

PCB布局思路分析(干货)

PCB布局思路分析(干货)

PCB布局思路分析(干货)分析好整个电路原理以后,就可以开始对整个电路进行布局布线,下面,给大家介绍一下布局的思路和原则。

1、首先,我们会对结构有要求的器件进行摆放,摆放的时候根据导入的结构,连接器得注意1脚的摆放位置。

2、布局时要注意结构中的限高要求。

3、如果要布局美观,一般按元件外框或者中线坐标来定位(居中对齐)。

4、整体布局要考虑散热。

5、布局的时候需要考虑好布线通道评估、考虑好等长需要的空间。

6、布局时需要考虑好电源流向,评估好电源通道。

7、高速、中速、低速电路要分开。

8、强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件。

9、模拟、数字、电源、保护电路要分开。

10、接口保护器件应尽量靠近接口放置。

11、接口保护器件摆放顺序要求:(1)一般电源防雷保护器件的顺序是:压敏电阻、保险丝、抑制二极管、EMI滤波器、电感或者共模电感,对于原理图缺失上面任意器件顺延布局;(2)一般对接口信号的保护器件的顺序是:ESD(TVS管)、隔离变压器、共模电感、电容、电阻,对于原理图缺失上面任意器件顺延布局;严格按照原理图的顺序(要有判断原理图是否正确的能力)进行“一字型”布局。

12、电平变换芯片(如RS232)靠近连接器(如串口)放置。

13、易受ESD干扰的器件,如NMOS、 CMOS器件等,尽量远离易受ESD干扰的区域(如单板的边缘区域)。

14、时钟器件布局:(1)晶体、晶振和时钟分配器与相关的IC器件要尽量靠近;(2)时钟电路的滤波器(尽量采用“∏”型滤波)要靠近时钟电路的电源输入管脚;(3)晶振和时钟分配器的输出是否串接一个22欧姆的电阻;(4)时钟分配器没用的输出管脚是否通过电阻接地;(5)晶体、晶振和时钟分配器的布局要注意远离大功率的元器件、散热器等发热的器件;(6)晶振距离板边和接口器件是否大于1inch。

15、开关电源是否远离AD\DA转换器、模拟器件、敏感器件、时钟器件。

16、开关电源布局要紧凑,输入\输出要分开,严格按照原理图的要求进行布局,不要将开关电源的电容随意放置。

高速PCB设计指南之PCB布局

高速PCB设计指南之:PCB布局
在设计中,布局是一个重要的环节。

布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步。

布局的方式分两种,一种是交互式布局,另一种是自动布局,一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整,在布局时还可根据走线的情况对门电路进行再分配,将两个门电路进行交换,使其成为便于布线的最佳布局。

在布局完成后,还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图,使得PCB板中的有关信息与原理图相一致,以便在今后的建档、更改设计能同步起来, 同时对模拟的有关信息进行更新,使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证。

--考虑整体美观
一个产品的成功与否,一是要注重内在质量,二是兼顾整体的美观,两者都较完美才能认为该产品是成功的。

在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。

--布局的检查
印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符?能否符合PCB制造工艺要求?有无定位标记?元件在二维、三维空间上有无冲突?
元件布局是否疏密有序,排列整齐?是否全部布完?
需经常更换的元件能否方便的更换?插件板插入设备是否方便?
热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离?
调整可调元件是否方便?
在需要散热的地方,装了散热器没有?空气流是否通畅?
信号流程是否顺畅且互连最短?
插头、插座等与机械设计是否矛盾?
线路的干扰问题是否有所考虑?。

PCB设计指南

PCB设计指南——PCB布线在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。

PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。

布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。

自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。

一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。

并试着重新再布线,以改进总体效果。

对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。

1 电源、地线的处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。

所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。

对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:(1)众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。

(2)尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm,对数字电路的PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)(3)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。

基于ADS8556的六通道高速数据采集系统设计


( ) ,6 模拟输入组成3 AD c 个 个通道 1 6  ̄ 个ADC使用 同一转 换信号 ,就 可 的稳 定调节 。就 驱动能 力 、噪 声和偏 1 1
组 ,这 些 通 道 组 可 以 并 行 采 样 ,保 留 以 对 6 AD C进 行 同 步 采 样 。选 择 移 性 能 而 言 ,TI 0PA2 l 可 达 到 个 的 21 了 信 号 的 相 对 相 位 信 息 。独 立 的 转 换 ADC在 COV X的上升沿 置为保持 模 确保 高输入 信号 质量所 必需 的诸 多要 —
种 基 于 DSP +CP LD 的 高 速 信 号 采 式 或软件 模式 ,硬件 模式 下 ,器件功 片选 信号/ 先置低 ,读 信号/ cS RD每
集系统 ,选用DS 芯片TM¥ 2F 8 2 能 通 过 引 脚 接 口配 置 ;软 件 模 式 下 , P 3 0 2 1 ( 以下 简称2 1 )作为 核心处 理器 , 82
12 /S .6. ,转 换结 束BUS t Y信 号 返 回低
Y信 号 的 下 降 沿 触 发 ADC 度 高 、 速 度 快 的 要 求 ,CPLD 有 内 最 大 输 入 电压 可 以 达 到 ± 1 V,其 电平 。BU S 具 2
部延 时小 、速度快 、全部 逻辑 由硬件 中V 为 内部参 考 电压 ,可取2.V或 的跟 踪 模 式 ,通 过 1 位 并 行 接 口从 输 5 6 完成等 优 点 ,因此 ,本 系统设计 了一 3.V。AD¥ 5 6 0 8 5 可以 工作在 硬件 模 出寄 存 器将数据 读 出。读取 数据 时 ,
变低一次 ,DS 从 1位 总线上读取 1 P 6 个
功 能设 置将只 能通过 其内部 3 位 控制 通 道 的 数 据 ,需 要 读 取 6 将 6 道 数 2 次 通

PCB板布局布线基本规则

PCB板布局布线基本规则PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)布局布线是电子产品设计中非常重要的一步,它决定了电路板的性能和可靠性。

下面将介绍一些PCB板布局布线的基本规则。

1.尽量规划好电路板的整体布局。

合理的整体布局可以降低电磁干扰和噪声,提高信号的可靠性。

布局过程中,需要考虑各个电路模块的电源分布、信号线的走向和电路板边缘的保留空间等因素。

2.尽量减少信号线的长度。

信号线过长会引起信号衰减、时钟偏差和串扰等问题。

因此,应尽量减少长距离信号线的使用,并将不同功能模块的信号线放在靠近彼此的位置,以缩短线路长度。

3.引脚布局要合理。

电路板上的引脚布局应遵循一定的规则,如相同功能的引脚应该靠近彼此,避免交叉连接;高频信号线和低频信号线应分开布局,以防止互相干扰;输入和输出信号一般不要使用同一个引脚。

4.电源和地线的布局要合理。

电源和地线是电路工作的基础,其布局质量直接影响整体性能。

应尽量减少电源和地线的长度,避免共享电源或地线的引脚。

此外,电源和地线的宽度也要足够,以满足电流的要求。

5.差分线路应尽量成对布线。

差分信号线路通常由两根线组成,它们相互平行,保持相同的长度和间距。

这种布线方式可以减小干扰并提高抗干扰能力。

6.避免使用尖锐的角度和过窄的宽度。

锐角和过窄的线路会增加信号的传输损耗,并增加线路的阻抗。

在布局和布线过程中,应尽量避免生成锐角,选择合适的宽度。

7.需要进行地线屏蔽的信号要有相应的地线屏蔽层。

一些对干扰非常敏感的信号线,如高频信号线和时钟信号线,需要有地线屏蔽层进行保护,防止外界干扰。

8.PCB板的散热设计。

在布局布线过程中,需要考虑板上发热器件的散热问题。

可以尽量将发热器件靠近PCB板的边缘,以方便散热或使用附加的散热设计。

9.电路板边缘的保留空间。

为了使电路板在安装时能够与其他组件或设备连接,需要在板的边缘预留一定的空间。

这个空间通常被称为边际空间,用于放置连接器、插座等。

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通过正确的 PCB 布局优化 SAR ADC 性能
作者:Matthias Taenzer
TI 公司
16 位或更高精度的 ADC 依靠一款精心的电路板设计来获得电源品质测量、多轴马达控制或纯工业数据采集应用的理想性能。

除清洁的输入信号外,参考信号和电源电压也会严重破坏转换结果。

正确的去耦、接地和信号调节有助于提高系统性能。

由于 6 通道 ADS8556 具有复杂性、内部参考及高压输入,因此可以将其作为一个较好的例子。

下列步骤将介绍避免非必要线性误差所需的各种方法,同时还将说明错误布局引起失真的一些情形。

第一步:优化参考路径
在高性能 ADC 应用中,参考输入是最为关键的信号路径。

其必须在 1/2 转换时钟周期内达到 16 位精度。

另外,该终端的噪声、失真和偏移量都会直接影响转换结果的质量。

ADS8556 具有一个内部参考源,其可向三个路径对中的每一个路径提供缓冲参考电压。

RefIO RefGND
C C
图 1 ADS8556 的简化结构图
作为备选方案,内部参考模块在失效时,可外部施加参考电压。

在这两种情况下都需要使用一个外部去耦电容 ,以在后续转换步骤期间为内部电容阵列再充电提供电荷。

因此, 的大小由内部负载电容的大小决定。

假设一个转换周期 期间的压降必须小于 ,则可使用 计算外部去耦电容。

表示内部 CDAC 总电容, 为位数。

refext C refext C conv t LSB 5.0tot n refext C C ⋅≥+)1(2tot C n
要对压降进行补偿,参考缓冲器(内部或外部)需使用规定精度(例如:LSB/4 或 LSB/8)为去耦电容再充电至 提供电流。

基于这些考虑因素,参考缓冲器必须满足下列带宽要求(假设 ref V τ1 稳定):
conv
dB t f ⋅=
−π2)
2ln(3.
如果实施一个外部缓冲器来驱动参考电压,则不仅仅要考虑去耦电容,还应考虑到缓冲器输出到电容以及 ADC 参考输入的电阻。

流经缓冲器和电容之间电阻的电流会形成一个码相关压降,其会导致严重的 INL 误差。

因此,该电阻两端的最大压降也必须要小于 。

可通过下列方程式估算得出来自缓冲器的最大电流,从而得出可以容许的电阻。

LSB 5.0max
max max 5.0I LSB
R t V C I conv
ref
tot ⋅≤
⇒⋅=
就 ADS8556 而言,串联电阻应小于 Ω2.1,且 us t conv 2=、、参考电压为 2.5V 。

只要在 1/2 转换时钟周期内达到稳定的参考电压,则电容和参考输入之间的电阻就不会显得那么关键。

与上述参考电压任何波动相关的系统灵敏度都要求一种精心的印刷电路板 (PCB) 布局。

pF C tot 40=在内部,人们将参考接地设计为“无电流”。

这种方法可确保一个稳定和清洁的接地电位,该电位没有电流尖峰带来的噪声,也没有导致增益误差的 dc 偏置电流引起的偏移。

ADS8556 的每个参考引脚都有其相关的参考接地引脚。

为了获得最佳性能,必须将外部电容安放在这些同属引脚之间。

参考电容的错误接地会导致意外的高 DNL 误差,如图 2 尖峰所示。

图 2 错误接地导致的 DNL 误差尖峰图(单位 LSB )
除了这些接地问题以外,参考路径的所有稳定误差会以图 3 所示线性误差的形式出现。

在正负满量程范围,最高负载刚好达到基准,那么 DNL 误差表现为独特的喇叭状。

就此而论,需考虑线迹的寄生电感。

高质量的陶瓷电容拥有低电感和低 ESR。

将其尽可能地靠近引脚放置有助于保持更低的寄生效应。

图 3 参考路径稳定问题导致的典型 DNL 误差(单位 LSB)
PCB 设计应始终以参考路径布局和相应外部组件的放置开始。

最重要的是尽可能将去耦电容放置在靠近专用参考引脚对及其相关参考接地引脚的地方。

参考电压应视作这两个引脚之间的差分电压,因为这是 ADC 内部处理参考信号的方法。

图 4 :参考去耦电容放置的示例布局。

(连接地平面的过孔)
在不考虑相应接地信号的情况下便对参考电压进行稳定处理会降低 ADC 性能。

在 PCB 布局中,接地信号应在连接到专用层以前首先连接至电容(请参见图4)。

这样,对接地的任何波形干扰都会影响参考输入以及用同样方式避免对器件参考电压产生影响的接地。

因此,电源接地和参考接地应有一些将二者连接到接地层的单独过孔,它们虽然互相挨着但却并非直接靠在一起。

另外,为了避免通道对之间的差异,参考连接的布线应相互匹配。

若 PCB 在两面都有组件,并且参考电容必须放置在相反板面上,则应将它们放置在直接由过孔将其连接的一些引脚下面。

第二步:电压源的正确去耦和接地
为了降低有噪数字部分对敏感模拟部分的影响,应将两者尽可能地隔离开。

一种方法是在 PCB 上使用两个物理隔离的接地层。

在多层 PCB 上,甚至可以考虑使用单独的接地层。

所有 ADC 专用组件(去耦电容、输入信号驱动器电路、滤波器)都必须连接至模拟接地层,而数字电路的所有逻辑(DSP、缓冲器、总线驱动器)都必须严格地连接至数字接地层。

ADS8556 的外引脚允许将这两个接地层完全地隔离,如图 5 所示。

图 5 带隔离接地层的 PCB 设计。

两个接地层须连接在一起以避免出现任何压差,压差会导致引起严重信号失真的非必要电流。

应该会存在一个各层连接在一起的唯一点,其可确保电流只沿预定义路径流动,而不会抄近路流经敏感模拟部分。

我们应花费一些时间来选择正确的去耦电容。

一般而言,我们使用一个小电容和大电容(例如:100nF 和 10uF)的组合,但是这种“标准配置”可能不一定适合于实际的系统要求。

较差的电源去耦会使噪声和电源突波干扰耦合至输入信号中,从而极大地降低 ac 性能(SNR 和 THD)。

应该考虑到电容的值并不是与频率不存在任何关系。

其在低频率时相对恒定,但由于寄生电感的存在该值在高频率下时会发生极大的变动。

每个电容在某个频率(自谐振频率)时都会有最低的阻抗,从而提供最佳的非必要频率抑制。

因此,无法使用一个单电容实现正确的多频率去耦。

仅在低频率范围(<100MHz)使用陶瓷电容时,可使用一个等效单电容代替许多电容的组合。

电容厂商可以利用其电容的诸多特性找到一款合适的解决方案。

需确保去耦电容具有低电感和低等效串联电阻 (ESR)。

所有电源去耦电容都应尽可能地靠近相应引脚放置,但不能影响参考电容。

图 6 描述了电源电容如何放置在 ADS8556 周围。

在这种情况下,将电容直接放置在相应引脚的下面。

首先将这些电容通过过孔连接至引脚,然后通过一个单独的过孔连接至接地层。

图6:电源去耦电容放置的示例布局。

(顶层,底层,连接地平面的过孔)第三步:提供清洁的输入信号
ADC 的输入通常由一个运算放大器驱动,以确保采集时间内正确的稳定调节。

如何选择一个适合的驱动运算放大器需要另外的单独讨论。

就驱动能力、噪声和偏移性能而言,TI 的 OPA211 可达到确保高输入信号质量所必需的诸多要求。

噪声是影响 ADC 转换结果的主要因素之一。

除 ADC 本身固有的内部噪声源以外,转换器还拾取了输入端出现的所有噪声。

只将理想信号带宽传输到输入端也会降低有效噪声带宽。

因此,在调节输入信号时,建议再实施一个一阶低通滤波器。

第三个步骤是对 PCB 上驱动输入信号的组件进行布局。

这些组件的布线不应影响到参考路径和电源去耦的位置。

理想情况下,ADC 输入端 RC 滤波器的电容应被去耦至相关参考接地。

信号路径中组件的选择会极大地影响施加于ADC 的输入信号的质量。

根据所选电容的质量,总谐波失真可出现高达 20dB 的变化。

建议使用 NP0 质量。

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