如何去选ADC?先从知道参数是什么开始!

时间:2025-11-01  作者:Diven  阅读:0

市面上ADC有很多,不同的ADC价格相去甚远,所以我们到底应该如何去选ADC?

如何去选ADC?先从知道参数是什么开始!

先从知道参数是什么开始!

Resolution 分辨率

ADC的resolution一般用位数表示,比较常见的是 8bits~24bits,其中这个8bits代表的是2的8次方

式1: 2^8=256

不过是从0开始算,要256要减去一个1,255换成16进制刚好是FF,插个题外话,不知道大家换算16进制是怎么换算的我换算的方法如下

1.jpg

这个resolution代表你可以把基准电压分成多少份,换成符合国情的说法,ADC就是一个称,Resolution越高就表示同样能称的范围内,称的最小刻度越细,最小刻度一两的称是称不了一钱的东西。称也能称只是很不准。

Reference

有的ADC内部自带Reference,有的ADC则没有内部Reference,reference顾名思义就是基准的意思,resolution是把电压分成多少份,reference就是被分成多少份的电压。Reference最为重要的是精度和其稳定性。

因为reference是电路的唯一标准,初始精度就显得尤为重要。若是和外部DMM匹配对ADC的采样值进行校准,那么这个初始精度就不那么重要了。

当前用的最多的估计是TL431,我们一起看看

图片

图2: TL431初始精度

如果你是当2495mV用的话,ADC采集的最高偏差约2.2%,但这个偏差是个固定值,可以和ADC的Gain Error在一起被校准掉。因为其本质就是会导致ADC的斜率不对。详情见观电路-csa与系统。

Reference的输出电压会随着温度的变化而变化,典型的表述方式是ppm/degree C,我们一起看看TL431的温度漂移。

图片

图3:TL431温漂

92/100万 ≈ 1/1万 也就是说温度每变化一度,TL431的输出电压就会变0.2495mV正常温度变化一般是不止1℃的变化,在用作电源基准的场合基本上都能有20℃左右的变化,若是使用TL431可能就会引起5mV左右的基准变化。而我们看看内部自带基准的ADC ADX122内部基准的水平如何。

图片

图4: ADX122温漂

并没有直接描述其内部基准的温漂是多少,而是告诉我们ADC的Gain drfit是多少,因为ADX122内部还有一些PGA什么,这些东西的温漂也会造成ADC输出结果的偏差,事实上我们关心的是ADC的输出结果到底是如何,给出Gain Drift我们也能直观的得出ADC的输出结果会怎么样的变化。

在FSR=±0.256V时候约8ppm/℃,约等于8uV/℃,公平的给上个20℃约0.16mV带入±0.256V在比一下约3%%,表示当温度变化20℃采集到同个电压≈有3%%的偏差。

ADC采集的理想曲线应当是条45°的斜线,但是因为Gain error的存在这个斜线不是完美的45°,这个斜线的偏差会导致输出结果的偏差,下图为理想曲线↓根据下图的斜线也就明白Gain error对采样的影响。

图片

图5:ADX122 CODE Transition diagram

Reference的输出不仅会随着温度的变化而变化,也会随着时间的变化而变化,在手册中一般以long term drift出现,或者叫做LTD,在工业系统中LTD非常重要,经常有听这机器一年要校准一次,这机器xx校准一次。很大的原因和LTD有关系。我们看看ref5025的LTD↓

图片

图6:REF5025 Long Term stability

可以看到VSSOP-8的LTD是25ppm/1000Hr 就是说每1000小时ref5025会变化2.5u也就是41天变化2.5uV,对于这个变化主要还是看设备的精度要求是多少,多长时间校准一次。具体设备具体自己分析。

另外reference的PSRR有时候也是非常重要,尤其是开关电源供电的情况下,PSRR指的是当输入电压变化时候输出电压的变化。如果开关电源的输出纹波比较大将会直接影响Reference的输出电压。建议选择LDO为reference供电,避免因为电源太烂导致reference输出抖得不行,LD50x的输出有各种选择适合各种基准。

图片

图7:LD50x选型手册

图片

图8: LD50X PSRR

从图8可以看出来,ld50x的PSRR变化,典型的reference芯片加ADC的功耗大多在10ma左右,典型的开关电源一般都在100Khz左右,若是在板上的DC/DC开关频率会更高一般是650Khz~2Mhz,我们看LD50X的PSRR在100Khz时候接近60db,约1000倍,也就是说输入变化1V输出变化1mV,正常来说开关电源输出纹波并不会那么高,并且reference芯片本身也有一些PSRR两级衰减可以保证输出的电压是干净的。另外值得一提的是,LD50X的噪声特性特别好,适合给各种精密传感器用作模拟供电。

图片

图9:LD50X简介

Full scale error 满量程误差

满量程误差指的是当ADC读取的最大值和理想最大值的差距,比如说12bits(参考为4.095V)的ADC转换了一个4095 LSB的值时候,理想的话此时的输入电压应该就是4.095V,但是由于ADC的输入offset的存在,和Gain error的存在,就产生了full scale error,说到底还是理想直线和实际直线的偏差。Gain error和offset error参考观电路-csa与系统。

DNL微分非线形

若是我们将ADC的每个LSB跳变电压点画出来在连上线我们会发现,这个线并不是绝对直的直线,就算我们校准其offset以及校准其Gain error,将其往理想直线上挪,我们也会发现其跳变电压点和理想跳变电压点的偏差,DNL定义了理想跳变点与实际跳变点的最大差值。

比如说,当输入电压往上加1LSB,但是ADC没有任何反应,当输入电压加到1.5LSB时候ADC的输出Code才发生变化,这时候我们可以说DNL为+0.5LSB,同理,当输入电压往上加到0.5LSB其输出Code就发生改变我们可以说DNL为-0.5LSB,一个好记的方法就是多出来电压才变的是+LSB,欠电压就变的是-LSB。

INL积分非线形

Integral non-linearity积分非线形就是DNL的合集,所代表的是理想和实际的最大垂直差值,比如说当在001到100的这个output code range里时DNL都是负值,当我输入一电压使其达到011,这时我的ADC实际输出code是高于理想输出code的,在ADC的整个范围内去寻找理想曲线和实际曲线的区别,找到垂直误差最大的点就是ADC的INL最大值使用LSB来表示。若是实际输出Code高于理想输出Code此时INL为+的,若是实际输出Code低于理想输出Code则INL为-的。

图片

图1:INL曲线

有点像你给酒缸里面灌水,理想状况下可能是一勺子水液位升1cm,但实际上酒缸的桶不太规则,在开始时候酒缸的DNL为负的,但到了酒缸最中间的位置DNL为正的。最终我们根据给酒缸灌水液位上升曲线和一勺1cm液位上升曲线找出INL,实际上和酒缸的外形有关系。

那么非线形如何影响我们的实际系统呢?

比如说你的采样精度要达到1/10000,你使用的是16bit的ADCINL为10LSB,也就是说在校准掉Gain error和offset error后理想采样LSB和实际采样LSB差10LSB,也就代表理想和实际可能最大会差10LSB,所以就算你选了16bit的ADC你的INL差,你的最终输出结果精度也是到不了1/10000的。主要和你的设计精度有关。

图片

图3:ADX122 INL积分非线性

在这里看到ADX122的INL的最大值是12LSB,但是分辨率有20bit所以最大的Code是1048576,直接将这个Code除12得87381,还是远远高于1/10000的精度,注意:这里忽略了其参数。

Sample Rate 采样率

一般ADC的采样率用SPS表示,SPS 全拼是 sample per second 每秒采样。那我们如何去看ADC的SPS是多少?

在芯片手册的第一页我们一般能看到芯片的SPS是多少,以ADX122举例如图4所示

图片

图4:ADX122的SPS

那我们又怎么去测量ADX122的SPS呢?通过读取ADX122的寄存器我们可以看到ADX122的SPS是多档位可以配置的。

图片

图5:ADX122 SPS的档位

当我们配置不同的data rate 时候SPS是不同的,其ADC也有类似的选项。当我们设置好ADX122的时候我们触发ADX122的DRDY信号就好,等数据准备好DRDY会变低,不同的芯片可能不同。这里仅参考ADX122的手册。

图片

图6:ADX122 DRDY引脚描述

所以我们只需要触发DRDY的翻转间隔我们就知道当前的SPS为多少,因为DRDY在ADX122里是与DOUT共用,所以在读取间隔时候需要注意。

图片

图7:蓝色的为DRDY的间隔

图7约间隔3mS一次,根据手册可以得出大概是316SPS。

猜您喜欢

在选择泛光灯或投光灯时,了解其规格尺寸是非常重要的。这些灯具通常有多种尺寸和规格,以满足不同场合的需求。常见的泛光灯尺寸包括100W、200W、300W等,适用...
2011-10-21 00:00:00

超级电容是新型储能设备。在能量存储和释放方面有独特的优势。虽然有很多优点,但也存在一些缺点。本文将详细讨论超级电容的优势和劣势。快速充放电超级电容可以快速充电。...
2025-03-19 14:00:02

EMI滤波器,通常由RC或LC网络组成,主要用于抑制电磁干扰(EMI),确保电子设备的正常运行。随着科技的进步,电子设备的数量不断增加,电磁干扰问题愈发突出,可...
2016-11-13 00:00:00

合金电阻作为电子元件中的重要组成部分,受到了关注。ROHM(罗姆)作为全球知名的电子元器件制造商,其合金电阻产品因质量稳定、性能优异而受到青睐。市场上合金电阻品...
2015-04-26 20:12:30

PTC热敏电阻作为重要的电子元器件,因其独特的自恢复过流保护和温度检测功能,应用于电源保护、电机保护及温度控制等领域。作为业内知名品牌,SEI(世达柏科技)凭借...
2020-01-06 00:46:30

监控摄像头作为我们日常生活中重要的安全卫士,其稳定的运行很重要。而电源指示灯作为监控系统运行状态的直观体现,其闪烁往往预示着一些潜在问题。一般来说,监控电源指示...
2023-12-19 00:00:00

触发二极管(也称为SCR,即可控硅)是现代电子设备中不可少的重要元器件,应用于电力控制、调光、调速等领域。随着科技的进步和市场的需求不断变化,触发二极管厂家如雨...
2025-04-05 18:31:07

4角套筒是常用的工具配件,应用于机械维修和家庭日常修理中。主要作用是提供更好的扭力和抓握力,使得在拧紧或拆卸螺栓、螺母时更加轻松高效。相比传统的六角套筒,4角套...
2023-03-11 00:00:00

数字式红外热电堆传感器,作为一款能够实现非接触温度检测,数字式输出精准温度数据的传感器,一直以来都在各种穿戴,医疗,工业,以及其他需要非接触实时监测温度数据的场...
2023-07-24 16:51:00

当今技术飞速发展的时代,了解关键电子组件是非常重要的。DDR电路,或称双倍数据率电路,作为一种先进的内存技术,已成为现代计算机系统中重要的一部分。那么,DDR电...
2024-11-12 00:00:00