虛擬評估——立即開始您的虛擬ADC設(shè)計

作者 Christoph K?mmerer ADI公司現(xiàn)場應(yīng)用工程師

摘要：ADI公司的Virtual Eval模數(shù)轉(zhuǎn)換器仿真工具可簡單仿真不同條件和場景下的不同ADC。

簡介

　　還不熟悉ADC?使用包含多路復(fù)用器、PGA、緩沖器、Σ-Δ轉(zhuǎn)換器、VREF和電源的復(fù)雜系統(tǒng)時，是否感到很困惑，不知道從哪里開始?這就是Virtual Eval大展身手的地方。改變ADC模擬輸入、PGA增益、基準(zhǔn)電壓源或電源，查看對階躍響應(yīng)、幅頻特性或轉(zhuǎn)換器直方圖的影響。該系列第一個成員是AD7124-8虛擬評估板。

1 采用虛擬方式

　　一個設(shè)計的整體性能是由該設(shè)計中單顆芯片的性能所決定的。盡管產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊提供了芯片性能的第一手資料方面的第一提示和輸入，但評估板通常被用于更好地了解各個電路的完整設(shè)計。它們可直接測試轉(zhuǎn)換器、放大器和絕緣體等產(chǎn)品。盡管如此，評估板有一個嚴(yán)重的缺點。它們需要單獨訂購，還要連接至測量儀器，并且當(dāng)測試各種不同評估板以查找最佳配置時，整個過程非常耗時且成本高昂。為避免這種復(fù)雜情況，ADI公司開發(fā)了一款在線工具Virtual Eval，可以讓設(shè)計人員使用仿真功能來評估轉(zhuǎn)換器。此工具無需消耗物料成本，而且還能在設(shè)計初選階段節(jié)省大量時間。

　　Virtual Eval可訪問ADI公司轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)庫。一方面，這可以準(zhǔn)確仿真轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)環(huán)境，另一方面，它可以在不同場景和邊界條件下進(jìn)行測試。如圖1中，我們使用AD7124模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來解釋工具的不同選項和用法。AD7124是一款24位Σ-Δ轉(zhuǎn)換器，并且包含了很多診斷功能，如線纜連接或短路的檢測。

　　Virtual Eval的第一步就是讓用戶查看完整的轉(zhuǎn)換器方框圖(圖1)。直接點擊轉(zhuǎn)換器對應(yīng)的內(nèi)部模塊，就可以設(shè)置芯片參數(shù)來仿真真實應(yīng)用場景。例如，被設(shè)置的模塊可以是輸入放大器或者多路選擇器?？膳渲媚K還會顯示在屏幕左側(cè)的設(shè)置中。對于AD7124，其他可配置模塊包括SINC4+1 或者 SINC4的濾波器設(shè)置、內(nèi)部時鐘和基準(zhǔn)電壓源。其他一些可以設(shè)置的參數(shù)包括轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換速率和時序。

　　設(shè)置好所有參數(shù)后，可以直觀顯示仿真結(jié)果并評估轉(zhuǎn)換器的性能。首先，可以顯示輸入波形(圖2a)。此外，還可以計算輸入信號的快速傅立葉變換(FFT)。直方圖(圖2b)可以使用戶確定統(tǒng)計數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換器精度。

　　其次，Virtual Eval還可顯示信號的頻率響應(yīng)曲線和時域響應(yīng)功能(圖3a)。通常來說，被選擇的轉(zhuǎn)換器需要符合奈奎斯特采樣定律。借助時域響應(yīng)功能，可以計算最大輸入頻率的確切值，包括安全裕度。時域響應(yīng)功能的上升時間只能通過選擇合適的ADC轉(zhuǎn)換率來解決——如果轉(zhuǎn)換率不足，數(shù)據(jù)就會丟失。最后，時序圖顯示AD7124的時間響應(yīng)(圖3b)，允許仿真不同場景，如功耗降低或轉(zhuǎn)換率提升。

2 結(jié)語

　　Virtual Eval模數(shù)轉(zhuǎn)換器仿真工具可簡單仿真不同條件和場景下的不同ADC。這種方法不僅經(jīng)濟(jì)實惠，還能顯著縮短器件選型過程，讓設(shè)計人員可以挑選合適的轉(zhuǎn)換器，不再需要任何評估板和昂貴的測試。一旦選好轉(zhuǎn)換器，就能在工具的幫助頁面中找到轉(zhuǎn)換器的相關(guān)設(shè)計資料——包含數(shù)據(jù)手冊和詳細(xì)信息。不久之后，數(shù)據(jù)庫將會擴展到集成模塊中，包括，例如帶集成轉(zhuǎn)換器的AMR傳感器。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第11期第77頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。