實現高精度數據采集與轉換,基準電壓源很關鍵
發布時間:2022-04-08 來源:ADI 責任編輯:wenwei
【導讀】數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)可(ke)提(ti)供(gong)經(jing)濟(ji)高(gao)效(xiao)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)正(zheng)確(que)分(fen)配(pei)信(xin)息(xi),例(li)如(ru)帶(dai)寬(kuan)或(huo)容(rong)量(liang)。考(kao)慮(lv)一(yi)個(ge)由(you)接(jie)收(shou)路(lu)徑(jing)和(he)發(fa)送(song)路(lu)徑(jing)來(lai)組(zu)成(cheng)的(de)非(fei)常(chang)基(ji)本(ben)的(de)數(shu)字(zi)收(shou)發(fa)器(qi)設(she)計(ji),在(zai)接(jie)收(shou)路(lu)徑(jing)中(zhong),代(dai)表(biao)某(mou)種(zhong)信(xin)息(xi)元(yuan)素(su)的(de)連(lian)續(xu)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)在(zai)確(que)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)點(dian)被(bei)捕(bu)獲(huo),此(ci)信(xin)號(hao)可(ke)以(yi)表(biao)示(shi)為(wei)隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的(de)電(dian)壓(ya)擺(bai)幅(fu),轉(zhuan)換(huan)步(bu)驟(zhou)當(dang)然(ran)也(ye)是(shi)將(jiang)電(dian)壓(ya)擺(bai)幅(fu)轉(zhuan)換(huan)為(wei)數(shu)字(zi)表(biao)示(shi),對(dui)所(suo)得(de)到(dao)的(de)數(shu)字(zi)表(biao)示(shi)或(huo)代(dai)碼(ma)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)處(chu)理(li),以(yi)提(ti)取(qu)該(gai)信(xin)號(hao)中(zhong)的(de)信(xin)息(xi)內(nei)容(rong)。根(gen)據(ju)該(gai)信(xin)息(xi)的(de)特(te)征(zheng)可(ke)以(yi)做(zuo)出(chu)某(mou)些(xie)判(pan)斷(duan),例(li)如(ru)將(jiang)該(gai)信(xin)息(xi)路(lu)由(you)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)網(wang)絡(luo)節(jie)點(dian),或(huo)在(zai)特(te)定(ding)時(shi)間(jian)對(dui)收(shou)發(fa)器(qi)進(jin)行(xing)某(mou)種(zhong)操(cao)作(zuo),發(fa)送(song)完(wan)全(quan)相(xiang)反(fan)的(de)路(lu)徑(jing),信(xin)息(xi)需(xu)要(yao)傳(chuan)送(song)到(dao)實(shi)際(ji)設(she)備(bei)。數(shu)模(mo)轉(zhuan)換(huan)器(qi)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)模(mo)擬(ni)輸(shu)出(chu),將(jiang)該(gai)輸(shu)出(chu)對(dui)應(ying)於(yu)數(shu)字(zi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)相(xiang)對(dui)於(yu)固(gu)定(ding)基(ji)準(zhun)值(zhi)的(de)相(xiang)對(dui)值(zhi),其(qi)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)形(xing)式(shi)是(shi)由(you)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)的(de)關(guan)係(xi)確(que)定(ding)。
從cong數shu字zi域yu到dao模mo擬ni域yu的de轉zhuan換huan的de關guan鍵jian要yao素su是shi一yi係xi列lie有you限xian離li散san值zhi,現xian在zai由you一yi個ge模mo擬ni變bian量liang表biao示shi,這zhe會hui導dao致zhi量liang化hua不bu確que定ding性xing。一yi個ge基ji準zhun量liang,要yao麼me電dian壓ya要yao麼me電dian流liu被bei精jing確que地di分fen割ge為wei一yi些xie二er進jin製zhi和he/或線性分段,數字輸入驅動開關將適當數量的分段連接到輸出,數字輸入可以通過不同形式提供,例如晶體管對晶體管邏輯(TTL)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或低壓差分信號(LVDS)。
DAC通常需要配套產品,例如基準電壓源以及對基準輸入引腳和DAC輸出的緩衝。在精密DAC中,基準電壓性能對於DAC整體性能至關重要,因為基準電壓源的誤差會反映在DAC的(de)輸(shu)出(chu)中(zhong)。在(zai)任(ren)何(he)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)係(xi)統(tong)中(zhong),基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)都(dou)是(shi)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)部(bu)分(fen),因(yin)為(wei)它(ta)的(de)任(ren)何(he)變(bian)化(hua)都(dou)會(hui)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)所(suo)有(you)其(qi)他(ta)部(bu)分(fen)。如(ru)果(guo)基(ji)準(zhun)電(dian)流(liu)不(bu)穩(wen)定(ding),某(mou)些(xie)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)源(yuan)會(hui)漂(piao)移(yi),DAC基準電流的變化會影響基準電壓。
選擇基準電壓源時,需要考慮的主要規格有:噪聲溫度漂移絕對誤差(盡管這可以通過校準輕鬆消除)和長期穩定性,可以采用並聯多個基準源之類的技術來減小噪聲和時間漂移。DAC常常包含片內基準電壓源和/或片內基準電壓緩衝器,如果DAC沒有片內基準電壓源或片內基準電壓緩衝器,那麼可能需要緩衝輸入基準電壓引腳,DAC數據手冊會提供輸入阻抗規格,以便用戶可以計算。使用此值時,基準電壓源能否提供足夠的電流,這會變得複雜,因為某些DAC結構(例如電壓模式R-2R DAC)的輸入阻抗,隨著應用於DAC的數字碼的不同而有很大變化,這種情況下就需要緩衝外部基準電壓,DAC的基準電壓緩衝器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩衝器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差。
如前所述,電壓DAC的基準電壓緩衝器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩衝器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差,選擇DACshuchuduandehuanchongqishi,keyiyouhuafangdaqiyishiyingyingyong,xuyaokaolvduogeyinsu,yaoqiugengkuaidejianlishijianhaishigenggaodedaikuan?huozheyaoqiugenggaodejingduhegengdidezaosheng?chengben、封裝、尺寸和通道數也要考慮。一般而言,DAC開關的建立速度很快,因此,DAC電路的壓擺率和建立時間主要由輸出放大器決定,輸出緩衝器一般要求低偏置電流、低偏置誤差和足夠的裕量。
在精度是一項關鍵要求的應用中,輸出緩衝器還要求低噪聲,而在需要較高速度的應用中,應當選擇具有較快建立時間、較快壓擺率和較高帶寬的運算放大器。歸根結底,選擇何種放大器取決於應用。
再看一款包含片內緩衝的產品示例。這是亞德諾半導體(ADI)公司的AD5754R係列四通道DAC的框圖,既有片內基準電壓緩衝、又有片內輸出緩衝,內部2.5Vjizhundianyazaipianneijinxinghuanchong,yinciwuxuwaibuhuanchong。cichuxianshideshuchuhuanchongqifudaimanliangchengketiaojiedianlu,tatigongduogeyonghukepeizhidefanwei,baokuodanjixingheshuangjixing。AD5754R易(yi)於(yu)使(shi)用(yong),是(shi)一(yi)款(kuan)可(ke)立(li)即(ji)用(yong)於(yu)構(gou)建(jian)係(xi)統(tong)的(de)單(dan)芯(xin)片(pian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),消(xiao)除(chu)了(le)許(xu)多(duo)支(zhi)持(chi)電(dian)路(lu),包(bao)括(kuo)這(zhe)些(xie)實(shi)現(xian)方(fang)案(an)所(suo)需(xu)的(de)緩(huan)衝(chong)和(he)增(zeng)益(yi)元(yuan)件(jian),因(yin)此(ci)它(ta)是(shi)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)單(dan)封(feng)裝(zhuang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),它(ta)提(ti)供(gong)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)額(e)定(ding)精(jing)度(du)和(he)性(xing)能(neng),可(ke)減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)間(jian),簡(jian)化(hua)PCB的布局。
本文小結:
基ji準zhun電dian壓ya源yuan有you很hen多duo形xing式shi並bing提ti供gong不bu同tong的de特te性xing,但dan歸gui根gen結jie底di,精jing度du和he穩wen定ding性xing是shi基ji準zhun電dian壓ya源yuan最zui重zhong要yao的de特te性xing,因yin為wei其qi主zhu要yao作zuo用yong是shi提ti供gong一yi個ge已yi知zhi輸shu出chu電dian壓ya。相xiang對dui於yu該gai已yi知zhi值zhi的de變bian化hua是shi誤wu差cha,基ji準zhun電dian壓ya源yuan規gui格ge通tong常chang使shi用yong下xia述shu定ding義yi來lai預yu測ce其qi在zai某mou些xie條tiao件jian下xia的de不bu確que定ding性xing:初始精度、溫度漂、長期穩定性。
電壓基準源一般用於ADC、DAC和其他模擬電路精確的參考電壓設定,以及傳感器的偏置設定、元器件/係統供電或驅動,以及虛擬地設置。基準電壓源隻是一個電路或電路元件,可產生穩定、精確直流電壓。如果產品需要采集真實世界的相關信息,例如電池電壓或電流、功耗、信號大小或特性、故障識別等,那麼必須將相關信號與一個標準進行比較。
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