ADC

<strong>作者 ：Brad Brannon</strong>

序言 ：本文聚焦于 12 位 41 MSPS ADC AD9042。AD9042是首款为配合宽带、高 SFDR（无杂散动态范围）前端而专门设计的商用转换器。

随着通信技术和服务迅猛发展，对数字接收机和发射机的需求也与日俱增。无论是宽带设计还是窄带设计，都会面临同样的问题 ：哪里可以找到动态性能接近完美的数据转换器？对于需要 95 dB 以上无杂散动态范围的宽带接收机，哪里可以找到能够对 GSM 频段进行数字化的数据转换器？虽然现在还不可能，但具有 95 dB 无杂散动态范围的宽带数据转换器的出现已为期不远。然而，通过一种称为“扰动”的技术，可以大大扩展许多良好数据转换器（如 AD9042 等）的动态范围，从而满足当今及未来的苛刻通信需求。

<strong>失真类型</strong>

根据特征不同，数据转换器的失真可以分为两种类型，传统上将其称为“静态线性度”和“动态线性度”。静态线性度一般通过确定数据转换器的传递函数及由此获得的 INL和 DNL 误差来表征。动态线性度通过 SINAD、SFDR 及其它多种形式的噪声和谐波失真来表征。

<strong>作者 ：Robert M. Clarke</strong>

<strong>简介</strong>

选择 ADC 可能是系统设计师最棘手的问题。转换器分辨率和采样速率决定系统性能。然而，设计通常是基于一系列无法验证的假设，除非原型系统经过测试。根据结果的不同，系统额定值可能过于严格，其实只需较低速度或分辨率的转换器，或者指标过低，需要更快或更高分辨率的转换器。前一情况下，有机会通过更便宜的转换器降低成本。而后一情况下，重大设计变化会延长上市时间，增加开发成本。

此外，有效设计中的任何变化也会带来风险——将有效设计“改善”成了无效设计。风险最小化的最佳办法是利用单一布局和引脚兼容转换器让设计能够适应未来的发展。为此，ADI 开发了一系列基于常见 A/D 内核的 ADC，使设计师可以提高或降低采样速度和分辨率，而无需更改电路板布局。

采用高速模数转换器（ADC）的系统设计非常困难，对于输入有两类ADC架构可供选择：缓冲型和无缓冲型。

缓冲和无缓冲架构的特征

缓冲架构的基本特征

* 高线性度缓冲器，但需要更高的功率；
* 更易设计输入网络与高阻抗缓冲器接口，因为它提供固定的输入端接电阻；
* 缓冲器提供采样电容与输入网络之间的隔离，电荷注入瞬变更小。

无缓冲架构的基本特征

* 输入阻抗由开关电容设计设置；
* 功耗较低；
* 输入阻抗随时间变化(采样时钟-采样保持器)；
* 来自采样电容的电荷注入反射回输入网络。

<strong>无缓冲ADC</strong>

开关电容ADC(见图1)就是一类无缓冲ADC。无缓冲ADC的功耗通常远低于缓冲ADC，因为前者的外部前端设计直接连到ADC的内部采样保持(SHA)网络。

<strong>作者：Jonathan Colao</strong>

<strong>简介</strong>

ADI公司的精密Σ-Δ型产品具备片内校准功能，支持内部校准和系统校准。这些Σ-Δ型产品集成了系统中所需的许多附加构建模块，例如增益和内部基准。内部校准可最大限度降低内部失调误差和增益误差。这些器件上使用的校准方法可校准所有内部模块的失调误差和增益误差，例如校准增益级的误差。

转换器支持系统失调误差和增益误差校准，外部组件通过模数转换器(ADC)配合内部误差源提供校准。
本应用笔记将详细讨论AD7172-2、AD7172-4、AD7173-8、AD7175-2、AD7175-8、AD7176-2、AD7177-2、AD7124-4和AD7124-8中使用的校准方法。

<strong>简介 </strong>

ADM1062、 ADM1063、 ADM1064、 ADM1066、ADM1069、ADM1166和ADM1169系列是完全可编程的电源时序控制器和监控器，可以为采用多个电压源的系统提供完整的电源管理解决方案。这些器件均集成一个片内12位ADC。ADC可设置以读取一个结果或连续读取选定通道。每个通道均提供均值功能并可任意启用(开启)或停用(关闭)。

本应用笔记介绍如何逐步设置并从ADC读取一个结果(均值功能开启或关闭)。此外还介绍如何逐步ADC连续读取(均值功能开启或关闭)。本文在所提供指令集中以VH通道为例。

有关ADM1062、ADM1063、ADM1064、ADM1066、ADM1069、ADM1166和ADM1169器件的特性和功能详情，请参阅相关数据手册以及应用笔记AN-698和应用笔记AN-721，了解配置寄存器的详细信息。

<strong>作者：Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

在ADC和采样保持器(SHA)的技术规格中，误解最深、滥用最多的可能是那些包含“孔径”的规格。图1给出了一个简单的模型，SHA最基本的动态特性是它能够快速断开保持电容与输入缓冲放大器的连接。一直以来，这一动作所需的极短（但非零）时间间隔称为“孔径时间”（或“采样孔径”）ta。此间隔结束时电压保持的实际值取决于输入信号压摆率和开关操作本身引入的误差。图1显示对两个任意斜率的输入信号（分别标为1和2）应用保持命令时的情况。为清楚起见，采样保持基底误差和开关瞬态忽略不计。最终保持的值是输入信号的延迟版本，并且是开关孔径时间范围内的平均值。该一阶模型假设，保持电容上的最终电压值约等于应用于开关的信号在开关从低阻抗变为高阻抗的时间间隔
(ta)内的平均值。

<strong>作者：Christoph Kämmerer</strong>

<strong>简介</strong>

还不熟悉ADC？使用包含多路复用器、PGA、缓冲器、∑-Δ转换器、VREF和电源的复杂系统时，是否感到很困惑，不知道从哪里开始？这就是Virtual Eval大展身手的地方。改变ADC模拟输入、PGA增益、基准电压源或电源，查看对阶跃响应、幅频特性或转换器直方图的影响。

该系列第一个成员是AD7124-8虚拟评估板。

<strong>为什么采用虚拟方式？</strong>

一个设计的整体性能是由该设计中单颗芯片的性能所决定的。尽管产品数据手册提供了芯片性能的第一手资料，但评估板通常被用于更好地了解各个电路的完整设计。它们可直接测试转换器、放大器和绝缘体等产品。尽管如此，评估板有一个严重的缺点。

它们需要单独订购，还要连接至测量仪器，并且当测试各种不同评估板以查找最佳配置时，整个过程非常耗时且成本高昂。为避免这种复杂情况，ADI公司开发了一款在线工具Virtual Eval，可以让设计人员使用仿真功能来评估转换器。此工具无需消耗物料成本，而且还能在设计初选阶段节省大量时间。

鸡鸣过后，太阳还没完全从地平线跳出来，空气中含着些微的冷气，老店迎来了第一位客人。
老板寒暄：“今儿个来真早，要点什么？”
“SAR ADC模拟输入架构的输入器件。”
“得嘞，您是要单端输入，伪差分输入还是差分输入呢？”
客人微微皱眉：”这么多类型，可怎么选好？“
老板笑道：“这些输入类型的器件我这儿全都有，这就说说其中的门道。。。“

<strong>什么是 SAR ADC</strong>

逐次逼近型模数转换器又称SAR ADC，是通用级模数转换器，可产生连续模拟波形的数字离散时间表示。它们通过电荷再分配过程完成这一任务；在此过程中，已知的定量电荷与ADC输入端获取的电荷量相比较。期间针对所有可能的数字代码（量化电平）执行二进制搜索，最终结果收敛至某一代码，使内部集成的比较器返回平衡状态。0和1的组合表示电路产生的决策序列，使系统回到均衡状态。

<strong>作者：Brad Brannon和Allen Barlow</strong>

<strong>孔径不确定度</strong>

在进行中频采样时，孔径不确定度对于ADC来说很关键。孔径抖动和孔径不确定度是同义词，它们在文献中经常补互换使用。孔径不确定度是在编码过程中采样间的不一致性。它在三个方面会显著影响系统性能。首先，它会增加系统噪声。其次，它会增加误差矢量幅度。最后，它加剧码间干扰（ISI)。

然而，在典型的通信应用中，孔径不确定度对于系统噪声的要求来说都足够小，对相位不确定度和(ISI)的影响甚微。例如，对250MHz的中频信号进行采样。在这个速度，1ps的孔径抖动都会导致ADC的信噪比限制在只有56dB，对于4ns的周期，相位不确定度误差只有0.09度（均方根值）。这是完全可以接受的，甚至对于GSM等要求严格的规范亦是如此。这个分析的重点在于孔径不确定度对于整体噪声的影响。

本视频将展示如何利用本指南来节省设计时间、降低成本。本指南包括ADI公司的最新12位、16位和18位逐次逼近(SAR)模数转换器和驱动放大器。

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