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逐次逼近型 ADC:确保首次转换有效

时间:03-20 来源:ADI 点击:

要特别注意多路复用应用中的建立时间。在多路复用器切换 之后,要确保留出足够的时间,以便模拟输入能在转换开始 之前建立至指定的精度。在配合 AD7606 使用多路复用器时, 应为±10-V输入范围留出至少 80 µs的时间,为±5-V范围留出 至少 88 µs,以便给选定通道足够的时间来建立至 16 位分辨率。面向精密SAR模数转换器的前端放大器和RC滤波器设计作者:Alan Walsh(模拟对话 话第 46 卷第 4 期,2012 年)为放 大器的选择提供了更多细节。

模拟输入范围
确保模拟输入处于指定的输入范围之内,要特别注意指定共模 电压的差分输入范围,如图 5 所示。

图 5 共模电压下的全差分输入

例如,AD7960 18位、 5 MSPS SAR ADC的差分输入范围为–VREF 至 +VREF, 但折合到地的 VIN+ 和 VIN− −都应该处于–0.1 V至 VREF + 0.1 V的范围内,且共模电压应为 VREF/2左右,如表1所示。

表 1 AD7960的模拟输入规格

参数

测试条件/ 注释

最小值

典型值

最大值

单位

电压范围

VIN+ − VIN−

−VREF

 

+VREF

V

工作输入电压

VIN+, VIN− to GND

−0.1

 

VREF + 0.1

V

共模输入范围

 

VREF/ 2 − 0.05

VREF/2

VREF/ 2 + 0.05

V

 

使 SAR ADC退出关断或待机模式
为了节能,有些SAR ADC会在空闲时进入关断或待机模式。 在首次转换开始前,要确保ADC退出该低功耗模式。例如, AD7606 系列即提供了两种节能模式:完全关断和待机。这些 模式由GPIO引脚STBY 和RANGE进行控制。

根据图6所示,当STBY 和RANGE返回高电平时,AD7606从完 全关断进入正常工作模式,并配置为±10-V的范围。此时, REGCAPA、REGCAPB和REGCAP引脚上电至数据手册所述的 正确电压。在进入待机模式时,上电时间约为 100 μs,但在外 部基准电压源模式下,这需要大约13 ms。从关断模式上电时, 经过所需的上电时间后,必须施加RESET信号。数据手册将上 电与RESET上升沿之间所需时间规定为 tWAKE-UP SHUTDOWN

图 6 AD7606 初始化时序

带延迟的 SAR ADC
人们普遍认为,SAR ADC 没有延迟,但有些 SAR ADC 确实 存在延迟以便更新配置,因此,在经过延迟时间(可能为数个 转换周期)之前,第一个有效转换代码可能未定义。

例如,AD7985 拥有两种转换工作模式:turbo和正常。Turbo模 式(支持最快的转换速率,最高可达2.5 MSPS)不会在转换间 关断。turbo模式下的第一次转换含有无意义的数据,应该予以 忽略。另一方面,在正常模式下,第一次转换是有意义的。

对于 AD7682/AD7689,上电后的前三个转换结果未定义,因为 在第二个EOC之前,不会出现有效的配置。因此,需要两次伪 转换,如图 7 所示。

图 7 AD7682/AD7689 的通用时序

当在硬件模式下使用 AD765x-1 时,在 BUSY 信号下降沿对 RANGE 引脚的逻辑状态进行采样,以决定下一次同步转换的 模拟输入范围。在有效的 RESET 脉冲之后,AD765x-1 将默认 在±4 × VREF 范围内工作,无延迟问题。然而,如果 AD765x-1 工作于±2 × VREF 范围内,则必须利用伪转换周期在 BUSY的 第一个下降沿选择范围。

另外,有些SAR ADC(如AD7766/AD7767过采样SAR ADC) 有后数字滤波器,结果会导致更多延迟。当将模拟输入多路复 用至这类ADC时,主机必须等到数字滤波器完全建立后才能获 得有效转换结果;经过该建立时间后,方可切换通道。

如表 2 所示,AD7766/AD7767 的延迟为 74 除以输出数据速率 (74/ODR)的商值。在运行于最高输出数据速率 128 kHz 时, AD7766/AD7767 支持 1.729 kHz 的多路复用器开关速率。

表 2 AD7766/AD7767的数字滤波器延迟

参数

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