¿Cuáles son algunas consideraciones importantes para tener un ADC (tipo SAR) preciso? [cerrado]

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1. No directamente. Por supuesto, un buffer malo arruinará su señal digitalizada, agregando ruido, cambiando o ganando pendiente, recortando, etc.

2. Por supuesto, hablando de precisión. Si tiene 16 bits y una referencia de 3V, esto significa que 3/2 ^ 16 será 45.77uV. Cualquier aumento mayor que este valor destruirá su ENOB (número efectivo de bits). En otras palabras, tendrá 10 bits de su excelente y costoso ADC de precisión de 16 bits.

3. La fluctuación del reloj afectará en gran medida el rendimiento como regla general. Para algunos ADC externos (SPI, por ejemplo), el reloj es interno y no se puede modificar.

Lo único que se debe tener en cuenta es la inestabilidad de la conversión de inicio (CS - chip select) que afectará la precisión de los puntos de muestreo con el tiempo y el reloj SPI (datos de captura) que en algunos casos no deben superponerse al tiempo de adquisición, pero es difícil decirlo. acaba de leer la hoja de datos ADC particular.

Un punto muy importante que se olvida con frecuencia: asegúrese de que la señal no tenga un componente de frecuencia superior a la mitad de la frecuencia de muestreo, es decir, cumpla Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon (a menos que esté intencionalmente sub-muestreando). Entonces, en la mayoría de los casos, necesita un buen filtro de paso bajo delante del ADC.

Solo una mención rápida al usar ADC SAR: tenga cuidado con la frecuencia de muestreo mínima. Muchos RAS emplean una arquitectura de tubería y almacenan voltajes sucesivos en pequeños condensadores: espere a que llegue el siguiente borde del reloj y la corriente de fuga degradará la precisión de las lecturas.

  

Almacenamiento en búfer de las entradas ADC

No solo golpee un búfer de impedancia de ganancia unitaria en la salida si no necesita el ancho de banda completo del SAR. Use un filtro de paso bajo con un corte en el ancho de banda de la señal que le interesa. El búfer o LPF puede tener efectos de impedancia con las entradas de SAR. La mayoría de los ADC le darán una impedancia de entrada equivalente a la entrada del ADC. Luego puede simular esto con especias y ver cuál es la ganancia de CA del búfer y del ADC.

  

Precisión de referencia de voltaje

Use una referencia de voltaje con suficiente precisión para la profundidad de bits del SAR. Recuerde que el ruido 1 / f también es un problema con las referencias de voltaje, solo es tan bueno como su referencia.

Otro truco es asegurarse de tener una ruta de baja impedancia entre la referencia y el ADC, o poner un gran límite en la referencia o usar una referencia con una conexión kelvin (como el LTC6655) para mantener el voltaje en el mismo nivel en la entrada ADC que se regula en la salida de la referencia de voltaje. La impedancia entre la referencia y el ADC puede ser un problema a altas frecuencias. No coloque otras cargas en la referencia que pueda crear ruido; si lo hace, use un búfer de impedancia.

  

Tener un oscilador preciso para el procesador

Esto no es tan preocupante, ya que en realidad el muestreo del SAR, los SAR son rápidos. Debe asegurarse de que el microprocesador pueda mantenerse al día con el SAR a su tasa de muestreo y que la sincronización sea precisa, especialmente si el microprocesador está iniciando el muestreo (y no solo recogiendo los datos que el SAR está desechando).

La transferencia de datos de salida requiere la conexión de los pines de salida en paralelo del ADC a una MCU o bus ruidosos. Ese ruido, en curso durante la conversión, destruye el proceso de búsqueda binario, ya que los pines de salida se golpean con 100s de milivoltios de MCU que suenan a 100MHz o más. Las parejas de timbres a través de los transistores de salida ADC, las uniones de aislamiento, los diodos ESD, ingresan al IC SAR y luego exploran TODAS LAS POSIBLES rutas de regreso a casa.

Proporcione buffers para aislar el SAR de la MCU o el banco de datos.

EDITAR ¿Qué tan mal se pone esto? + -0.1volt de rizado a 100MHz es dV / dT de 63MegaVolt por segundo. Esa tasa de giro, en 10pF (la capacitancia total del búfer de salida digital ADC, llevando la basura externa en ese pin digital al ADC), es 6.3e + 7 * 1e-11F = 6.3e-4 amps acoplado en el ADC.

Esa corriente necesita una ruta de salida. Considere las trazas de pines / vías / PCB de ADC GND, para tener 10 inductancias nanoHenry. V = L * dI * / dT = 10nH * 6.3 e-4 amps * radian_freq = 10 e-9 * 6.3e-4 * 630Millones de radianes / segundo = 36,000 * e-9 e-4 e + 6 = (36 e + 3) e-9 e-4 e + 6 = 36 e-4 = 3.6 milivoltios Molesto molido en el ADC.

¿Puedes vivir con eso? En el nivel de ADC de 8 bits, probablemente. No a los 12 bits. Ni a los 16 o 20 o 24 bits.

EDITAR Con 3,6 milivoltios de circuitos de alta velocidad que ingresan a la basura mediante los pines OpAmp CHIP_SELECT, o los pines de configuración SPI o las interfaces de salida ADC o las interfaces de entrada de datos DAC, el diseñador del sistema / circuito debe PLANIFICAR las interfaces entre analógico y rf y digital y PowerSupply. Los FPGAs causan el timbre de 300MHz de VDD; con 300MHz más allá de la frecuencia auto-resonante de los capacitores de bypass, veo un RESISTOR en el VDD como esencial para el éxito de los sistemas de alta resolución o de lownoisefloor.

Aquí hay un esquema esquemático de la hoja de datos para LT2400; observe cómo C4 tiene el propósito de proporcionar energía privada al IC buffer; Agregaría una resistencia de 10 ohmios entre la tapa y el +5 global, para evitar que el timbre VDD del Buffer se convierta en el timbre VDD del ADC.

yaquíhayunagráficadecódigoextendido(aresoluciónde1/2ppm,paraesteADCde1/8ppm)

Muchas buenas respuestas arriba,

Otros puntos importantes a considerar, es si las entradas son multiplexadas y cómo la muestra y la retención se implementan en el chip. Normalmente, el tiempo de apertura es mucho más corto que el período de muestra. Dependiendo de la arquitectura frontal, durante la fase de muestra, verá una gran inyección de carga.

Es prudente omitir las entradas lo mejor que pueda y aún así mantener el ancho de banda de entrada.

Agregando a las otras respuestas:

Tenga cuidado con la impedancia de su fuente, ya que tiene que cargar la tapa de muestreo interna y ajustar su voltaje durante la ventana de muestreo.

Esto es importante principalmente para ADC lento / microcontrolador cuando intenta ahorrar energía y, por lo tanto, selecciona valores altos de resistencia en un divisor de voltaje.

Una forma de evitar esto es colocar un capacitor en la entrada. Esto permite que funcionen resistores de mayor valor, pero entonces la frecuencia de las adquisiciones no debería ser demasiado alta, ya que el voltaje en el límite debe establecerse entre las adquisiciones, y la constante de tiempo depende de los resistores divisores de alto valor ...