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多路复用数据采集系统的重要考虑.pdf
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2019-09-05
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通过多路复用,每个系统可以使用更少的ADC,从而显著节省功耗、尺寸和成本。 逐次逼近型ADC(因为其采用逐次逼近型寄存器而常常称
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多路复用数据采集系统的重要考虑
通过多路复用,每个系统可以使用更少的 ADC,从而显著节省功耗、尺寸
和成本。逐次逼近型 ADC(因为其采用逐次逼近型寄存器而常常称为 SAR 型
ADC)具有低延迟特性,很受多路复用系统的欢迎——这些系统要求对满量程
输入步进(最差情况)做出快速响应,而不会产生任何建立时间方面的问题。
SAR 型 ADC 易于使用,功耗很低,并且尺寸较小。
本文重点讨论采用高性能精密 SAR 型 ADC 的多路复用数据采集系统的重要
设计考虑、性能效果和应用挑战。
切换多路复用器的输入通道时,ADC 驱动放大器必须在规定的采样周期内
完成大电压步进的建立。输入可能会从负满量程变换到正满量程或从正满量
程变换到负满量程,因此可能在很短的时间内产生大输入电压步进。为了处
理这种步进,放大器必须具有宽信号带宽和快速建立时间。此外,压摆率或
输出电流限制会引起非线性效应。
另外,驱动放大器还必须解决采集周期开始时 SAR 型 ADC 输入端的电荷再
平衡所导致的反冲影响。这可能会成为多路复用系统输入建立的瓶颈。通过
降低 ADC 的吞吐速率,从而延长采集时间并使放大器有足够的时间建立至要
求的精度,可以缓解建立时间问题。
图 1 中的时序图显示了输入幅度发生满量程变化时,如何优化每通道建立
时间。ADC 的周期时间通常包括转换时间和采集时间(tCYC=tCONV+tACQ),在
数据手册中一般规定为吞吐速率的倒数。转换开始时,SAR 型 ADC 的容性
DAC 与输入端断开,经过很短的开关延迟 tS 后,便可将多路复用器通道切换
至下一通道。这将为所选通道提供最长的建立时间。
图 1 多路复用数据采集系统的典型时序图
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