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ADC的前端仿真设计方案

逐次逼近、模数转换器 (SAR-ADC) 很简单直接,用户将模拟电压接在输入端上 (AINP, AINN, REF),会看到一个输出数字代码,这个代码表示相对于基准的模拟

逐次迫临、模数转化器 (SAR-ADC) 很简单直接,用户将模仿电压接在输入端上 (AINP, AINN, REF),会看到一个输出数字代码,这个代码表明相关于基准的模仿输入电压。

此刻,用户或许很想剖析一下转化器的技能规范,来验证转化器的运转是否契合数据表中的规范。特别当用户发现不够快的时分,更需求确认转化器是否现已接收到内部正确的模仿信号。

用户可以经过运用仿真东西来猜测发生这些问题的可能性,并处理这些问题。ADC模仿输入级仿真确实认依赖于电压和电流的精确度。正是在这个方面,模仿SPICE宏模型可以发挥作用。PCB数字信号完好性取决于守时、电压-电流电平、以及寄生效应。而数字IBIS模型在这方面会比较有用。咱们会在下个月来谈一谈IBIS,不过让咱们先处理ADC的仿真环境。

针对ADC的SPICE仿真

将信号传送到ADC中的试错法是比较耗时的,而且纷歧定会起作用。假如用户的模仿输入引脚在转化器正在捕捉电压信息的要害时刻点上不安稳,这就不太可能取得正确的输出数据。SPICE模型使你可以进行的第一步操作便是验证悉数的模仿输入,这样的话,就不会有过错信号进入到你的转化器中了。

咱们来细心看一看一款与ADS8860相似的典型串行、伪差分SAR-ADC器材(图1)。

图1 ADS8860是一款伪差分输入,1MHz,16位SAR-ADC。

这款器材的TINA-TI SPICE模型运用户可以仿真进入转化器的模仿信号所发生的作用。借助于这款模型,以及AINP、AINM、REF上适宜的驱动器运算放大器模型,在用户进行实践的PCB操作之前,确认是否可以完成杰出转化。ADC宏模型的重要性在于,它可以精确地描绘转化器输入端子的特性。驱动AINP、AINN和REF的运算放大器还有必要精确地模仿它们的开环输出电阻 (Ro)。

咱们来细心看一看这款宏模型的工作方式。这款转化器宏模型用55pF采样电容器对正、负输入进行别离采样。此器材转化AINP和AINN上两个已采样值之间的电压差。如仿真成果所示,此模型有必要在收集周期结束时至少安稳在一个最低有用位 (LSB) 的一半。关于这款16位转化器来说,一个LSB的一半等于REF / 216。

电压基准引脚,REF,需求在转化进程期间,或许在CONVST引脚变为高值前,呈现安稳电压(图2)。在CONVST为低电平时,转化器正在收集输入信号(收集形式)。SAR-ADC宏模型具有1MHz的时钟,而且确实发生了CONVST信号。转化器的整个转化时刻内,在位转化周期结束时,电压基准引脚有必要安稳在LSB一半的水平上。

图2在这个支撑三线制运转的三线制守时图中,CONVST的作用是芯片挑选。

图3中针对ADS8860的TINA-TI模型对AINP和AINN上的输入信号进行采样,而且给出模型的AINPsmpl和AINMsmpl上的采样成果。

图3上图为SAR-ADC的TINA-TI宏模型。

在图4中,AINP上的输入等于3V,基准电压等于4.096V。在用户测验输入信号的精确性时,将ADS8860 TINA-TI电路设置为感测放大器驱动器,AMP_OUT_sig的输出,与其输出信号,AINPsmpl之间的差异。在调查这个差异时,查看采样时刻结束时,或许在CONVST引脚刚刚变为高电平之前的区域。核实这个信号是否少于LSB的一半。

图4这个设置用于TINA-TI电路监督模仿与基准输入。

一旦用户现已查看了针对精确性的模仿输入功用,之后就需求查看电压基准引脚的安稳性。在用户丈量REF引脚的精确度时,丈量电压基准输出 (VF1) 和THS4281放大器输出 (AMP_OUT_ref) 之间的电压差。确保用VERR1的值来移除电压基准 (REF5040) 和运算放大器 (THS4281) 发生的偏移差错。在进行这些操作的一起,运用iref1电流表查看电流峰值刚刚呈现之前的电压电平。

定论

关于SAR-ADC的仿真比较复杂。现在来看,还没有精确模仿整个器材的完好转化器模型。现有资源是一个仿真模仿输入引脚安稳性的模仿SPICE文件。有了它,用户就有了一款强壮东西,运用户可以处理其间一个最要害、最扎手的转化器问题。

不过,这还远远不够。你只是仿真了ADC的模仿部件。咱们将在下个月谈一谈怎么仿真转化器的数字输入/输出。

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