运用工程师经常会重复答复不同客户提出的相同问题,尤其是客户针对运用进行器材选型相关咨询时。咱们注意到客户进行器材选型时有一个误区,他们往往过于依靠数据手册中的所谓“数据表”。我是说令人心动的标准。“哇!那个ADC的信噪比好高!”这便是客户面临高信噪比ADC时的反响,他只注意到这个比较杰出的特性,却忘掉考虑其他重要的数据标准。接下来咱们还会谈到其他常见的问题,以及如何为您的运用挑选适宜的器材。
我最近遇到一个客户事例,他需求一个合适地震和振荡相关运用的ADC。他知道自己需求一个具有高信噪比(SNR)和杰出总谐波失真(THD)的ADC,而且以为信噪比高于110 dB就能够。由于振荡传感器会输出不断改变的沟通电压信号并叠加于直流电压信号上,因而咱们需求一个高功能、高分辨率ADC,它有必要具有高信噪比才干正确获取数字信号,而不会遭到振荡相关运用中噪音的太大影响。客户在挑选器材时,一般是在第三方网站依据需求进行参数查找来筛选出一些器材,然后只检查每个产品的主页及其产品阐明,随之就会被数据手册中描绘产品亮点的第一页所招引。一般,数据手册的内容要杂乱得多,除了主页亮点之外,还需求进行深化的研讨。这位客户也看了ADI的一款精细ADC AD7768 的主页,发现它的信噪比只要108 dB(动态规模和信噪比都反映了有效值噪声,由于它们成正比,简直能够同等对待)。
图1.ADI的一款精细ADC(AD7768/AD7768-4)数据手册的主页。
这位客户的反响是,“哦!这款ADC肯定不合适我的运用。它的信噪比只要108 dB!”持续往下翻滚,他发现另一个表格,如图2所示,其间显现了两个不同滤波器的信噪比。
图2.AD7768/AD778-4的技能标准表
他总结道:“好吧…我能够运用sinc5滤波器来得到111 dB信噪比。但我最近从另一家公司看到了另一款产品,它的信噪比高于115 dB,我应该挑选后者。”
等一下!这样比较是过错的。在确认ADC运转速度的输出数据速率(ODR)和确认分辨率以及输出噪声的信噪比之间存在取舍联系。1 ODR越高,信噪比越小,反之亦然。因而,每个ODR对应于一个信噪比值。首要一定要确认所需的输出速率,然后依据相应的信噪比值比较ADC。这位客户将一个在256 kSPS下信噪比为108 dB的器材和ODR仅为1 kSPS时信噪比超越115 dB的另一个器材进行比较。因而,虽然依据主页数据,看起来一种产品比另一种产品的信噪比要低,后者更合适特定运用。可是,这样比较数据并不精确。
从图3中能够看到,跟着ODR添加,有效值噪声也添加,并影响数字信号值,然后下降其信噪比。图4显现AD7768数据手册中的一个屏幕截图,能够看到,宽带和sinc5滤波器装备在1 kSPS ODR下的信噪比别离是123.88 dB和126.89 dB,远远高于在该ODR下竞赛器材的信噪比。
图3.输出数据速率与有效值噪声
图4.AD7768/AD7768-4的噪声功能和ODR。
挑选器材之前有必要谨记以下几点：
★ 有必要挑选适用于作业条件的相关标准。在确认哪款器材合适之前,一定要比较VREF、VDD、功耗、作业形式、作业温度规模和一些其他标准。信噪比值自身取决于以上一切参数,有必要依据运用要求来确认这些参数,不能仅凭数据手册的第一页来挑选信噪比值。图5显现在不同的VREF电压和不同温度下,AD7768的有效值噪声以及信噪比值有何不同(有效值噪声与信噪比成反比)。其他参数也有相似的不同。
图5.(a) 有效值噪声与温度,(b) 不同VREF值的每通道有效值噪声。
★ 数据手册中不会供给一切VREF、ODR等的相关值,这意味着,咱们有必要从给出的信息中推断出数据来取得所需值。
★ 挑选器材时有必要慎重。典型值与最小值和最大值不同。虽然大多数情况下能够预期到达典型值,但假如运用对给定参数的最小值和最大值灵敏,就有必要考虑值的整个规模。
再举一个常见但可防止误解的比如。图6 (a)和图6 (b)别离显现 LTC6268 和 ADA4530-1 数据手册的第一页。
图6.(A) LTC6268数据手册的第一页,(b) ADA4530-1数据手册的第一页。
当客户在添加高阻抗源后需求运用放大器作为下一级时,他们大多会考虑输入偏置电流十分低的放大器。抱负情况下,没有电流进入运算放大器的输入端。但实际操作中,一直会有两个电流IB+和IB-流入运算放大器的输入端。这些称为输入偏置电流。关于高阻抗源,应挑选输入偏置电流较小的放大器以防止其输入级发生压降。LTC6268和ADA4530-1以“超低偏置电流FET输入运算放大器”和“飞安输入偏置电流放大器”的产品名在市场上出售。粗略地阅读一下它们数据手册的第一页,如图6所示,能够看到,在室温下,LTC6268有3 fA,而ADA4530-1有20 fA,这或许会使客户以为前者更合适低输入偏置电流需求。由于数据手册各不相同,LTC6260的第一页列出了典型偏置电流,而ADA4530-1数据手册的第一页并未列出典型偏置电流,而是列出了最大偏置电流。再次着重,典型值与最小值和最大值不同!假如运用对这些值很灵敏,则咱们应考虑最坏情况下的最小值和最大值,而不是典型值。
图7.(a) LTC6268的技能标准,(b) ADA4530-1的技能标准。
图7显现LTC6268和ADA4530-1的技能标准。能够看到,虽然两款器材的最大输入偏置电流额定值相同(±20 fA),但ADA4530-1的典型值小于1 fA,比LTC6268的3 fA偏置电流好得多。但这个数字并没有在ADA4530-1数据手册的第一页杰出显现。因而,需求仔细阅读数据手册。虽然ADA4530-1的典型输入偏置电流特性更好,但这些器材的其他特性或许有所不同,仅凭这个特性并不足以确认哪款器材更优。
总归,我想着重这样一个现实,一定要先确认运用的作业条件,然后寻觅合适其用处的标准。有时,数据手册的主页或标题或许杰出显现某些其他标准和作业条件的特性,在这种情况下,咱们有必要仔细阅读数据手册,慎重地挑选合适咱们需求的标准。在挑选器材之前,咱们还应确认咱们产品的功率预算,由于肯定能找到具有超卓特性和标准的器材,但或许相应的本钱较高,功耗也高。
参考文献
1 “ 第20章:模数转化 。 ”ADI公司,2013年9月。
作者简介
Tejaswini Anand是ADI公司中心运用中心(CAC)团队的一名产品运用工程师。她对体系规划很感兴趣,并研讨ADI的各种产品组合及其运用和特性。Tejaswini于2019年结业于印度班加罗尔拉什特里亚.维德亚拉扬工程学院(R.V. College of Engineering),成为一名电子通讯工程师。她曾参与各种国家级机器人竞赛和黑客马拉松,并在一些竞赛中获奖。
