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(多图) 精密逐次逼近型ADC基准电压源的设计方案

Alan Walsh?? 2013年09月13日 ?? 收藏0

基准电压源故障排除

设计不佳的基准电压源电路可能导致严重的转换错误。最常见的基准电压源问题是来自ADC的重复或“粘连”代码问题。当基准电压源输入端噪声足够大,便可能造成ADC做出错误的位判断。哪怕输入有所改变,它也以同样的代码重复出现多次,或者在较低的有效位中填充重复的1或0字串,如图9所示。红色圆圈区域中,ADC出现粘连,重复返回相同的代码。通常满量程附近的问题更严重,因为基准电压源噪声对较高有效位的判断产生的影响更大。一旦做出错误的位判断,其余位便填充1或0。


图9.ADC传递函数中的“粘连”代码

导致出现“粘连”位的最常见原因是基准电压源电容的尺寸与位置、基准电压源/基准电压源缓冲器的驱动能力不足,或是基准电压源/基准电压源缓冲器选型不当导致过量噪声。

将储能电容放置在ADC的基准电压源输入引脚附近并使用宽走线实现连接很重要,如图10所示。使用多个过孔将电容连接至接地层,可获得较低的阻抗路径。若基准电压源具有专用地,则电容应当通过宽走线连接至该引脚附近。由于电容用作电荷库,它必须足够大,以限制衰减,并且必须具有低ESR特性。具有X5R电介质的陶瓷电容是个不错的选择。电容典型值为10μF至47μF范围内,但根据ADC的电流要求,有时也可使用较小数值的电容。


图10.典型基准电压源电容布局

驱动能力不足是另一个问题,特别是使用低功耗基准电压源或微功耗基准电压源缓冲器,因为它们通常具有高得多的输出阻抗,随频率而明显增加。使用吞吐速率较高的ADC时,这个问题尤其明显,因为吞吐速率较低时,电流要求更高。

来自基准电压源或基准电压源缓冲器的过量噪声与转换器的LSB大小有关,也可能会造成粘连代码,因此基准电压源电路的电压噪声必须保持为LSB电压的一小部分。

结论

本文设计了一种精密逐次逼近型ADC设计基准电压源路方案,并强调了如何判断某些常见问题。文中的计算公式用于估算基准电压源电路的驱动能力和噪声要求,以便有更高的概率使该电路通过硬件测试。

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第1页:基准电压输入

第2页:基准电压源输出驱动

第3页:噪声和温度漂移

第4页:基准电压源故障排除


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逐次逼近型? ADC? 基准电压源?

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