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整合SAR转换器 ADC简化信号调节路径

作者:时间:2013-10-10来源:网络收藏
NG-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px 0px 20px; WORD-SPACING: 0px; FONT: 14px/25px 宋体, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 2em; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; webkit-text-size-adjust: auto; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-stroke-width: 0px">讯号调节级提供必要的感测器偏压级电压移位。在此讯号路径中,类比增益级的用途是使感测器的电压输出範围符合的输入范围。如此一来,设计人员就能够尽可能充分运用转换器的位元数。例如感测器产生50毫伏特的总输出范围,而类比数位转换器的输入范围是5伏特,则此类比增益级所需的类比增益是~100V/V。此电路位置适合的类比装置类型是运算放大器或仪表放大器。

在图2中,类比增益级之后是抗混叠滤波器。这个叁阶至五阶抗混叠(类比)滤波器会先移除叠加的类比讯号杂讯,讯号才会送达。在讯号变成数位字组之前,AAF将减少会混叠回数位讯号的高频率杂讯。类比滤波是资料获取系统重要的部分。如果不使用类比滤波器,类比数位转换器取样频宽一半之外的讯号将混叠回讯号路径。一旦数位化程序期间混叠讯号,便无法以频带内和频带外的频率区分杂讯。

SAR驱动器放大器会将讯号送到SAR类比数位转换器。这个驱动器放大器具备极大的驱动能力,能够将稳定的讯号送到转换器。一旦SAR类比数位转换器产生最终的数位字组,微控制器或微处理器便会进一步进行讯号滤波,将该讯号转换为可用的数位值。是媒体解析应用常见的架构。SAR类比数位转换器的解析度介于8位元18位元之间,取样速度不到10MSPS。

ΔΣ讯号路径

ΔΣ转换器适合将直流各种频率的讯号转换为极高解析度的数位MHz讯号。图3显示ΔΣ的基本感测器讯号路径。这些转换器的解析度介于12位元~24位元之间,取样速度最高可达50MSPS。必须注意的是,这个配置图看起来似乎比图2的SAR类比数位转换器讯号路径简单,但是事实上并非如此。前文所述SAR类比数位转换器讯号路径所有功能依然存在,只是这些功能全部移到ΔΣ转换器内部而已。

图3 ΔΣ小讯号经过滤波,提供ΔΣ转换器适当的输入讯号范围。

数位或处理增益取代图2中的类比增益单元。只要将最低有效位元(LSB)的位置移入数位输出字组,即可产生处理增益。在24位元转换器的输出範围,共有四千零九十六个12位元转换器。ΔΣ转换器的24位元也可用来取代增益的类比功能及这个数位引擎的电压移位。

ΔΣ转换器「便于设计」的抗混叠滤波器可将类比输入讯号内部的主要高频率杂讯衰减。这个电阻式/电容式抗混叠滤波器的转折频率是ΔΣ的输出资料频率。ΔΣ转换器另外可提供感测器激发来源及内部类比增益级。

本文介绍多种感测器的一般特性以及基本的SAR类比数位转换器与ΔΣ类比数位转换器讯号路径。经过此次一般概述,可看出ΔΣ类比数位转换器能够提供理想的讯号路径,这类转换器的讯号调节电路最少,不过,建议不要抱持如此的定见。选择任何一种转换器时,都必须注意准确度、可重复性及成本等细节。


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