如何根據(jù)系統(tǒng)和技術(shù)正確選擇轉(zhuǎn)換器

在您進(jìn)行徹底的系統(tǒng)評(píng)估以前，您如何決定在您的應(yīng)用中使用哪一種 ADC 技術(shù)呢?您也許會(huì)首選 SAR 轉(zhuǎn)換器 (SAR-ADC)，因?yàn)槟J(rèn)為它們易于使用，并且速度比 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器要快一點(diǎn)。其次，您可能會(huì)選擇使用一個(gè) ΔΣ 轉(zhuǎn)換器，因?yàn)槟X得盡管它們的速度要慢一些，但卻具有較好的精度。或者根本無需多想，您可能會(huì)選擇您經(jīng)常使用的 ADC。

　　在選擇一種轉(zhuǎn)換器時(shí)，您通常會(huì)根據(jù)有效位數(shù) (ENOB)、精確度、重復(fù)定位精度(噪聲)以及輸出數(shù)據(jù)速率來做出轉(zhuǎn)換器選擇的一些決定。您的假設(shè)可能會(huì)是：SAR-ADC 利用中等輸出速度產(chǎn)生精確的輸出，而 DS 轉(zhuǎn)換器則利用更低的輸出數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生更低噪聲的輸出信號(hào)。

　　這些假設(shè)或許不再能夠指導(dǎo)您在 SAR-ADC 和 DS-ADC 之間做出選擇。想一想如何改變您的設(shè)計(jì)范式——將注意力從單個(gè)器件轉(zhuǎn)到整個(gè)系統(tǒng)上來。您會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩種 ADC 構(gòu)架可能都適合于某個(gè)特定的應(yīng)用。例如，如果您知道系統(tǒng) ENOB，則一個(gè)結(jié)合了 SAR-ADC 的模擬增益級(jí)便可以與一個(gè)高速 DS 轉(zhuǎn)換器的性能匹配。

　　系統(tǒng)評(píng)估包括檢查系統(tǒng)采樣速度(一次詳細(xì)的系統(tǒng)精確度分析)，以及比較您系統(tǒng)的重復(fù)定位精確度(噪聲水平)性能。影響系統(tǒng)采樣速度的一些問題是單時(shí)鐘頻率的選擇，以及在轉(zhuǎn)換以前為模擬組件完全穩(wěn)定下來留出時(shí)間。就系統(tǒng)精確度而言，您可以將 DC 性能特性與總體不可調(diào)節(jié)誤差 (TUE) 品質(zhì)因數(shù)相結(jié)合來進(jìn)行比較。重復(fù)定位精度不同于精確度評(píng)估，它定義了一次轉(zhuǎn)換所得值與其下一次重復(fù)的一致性程度。利用重復(fù)定位精度，您可以根據(jù)有效分辨率 (ER) 結(jié)合信號(hào)鏈器件的噪聲性能。

　　下次文章中，我們將研究 12 位 SAR 與多路復(fù)用 PGA (PGA-SAR) 以及 24 位多路復(fù)用 DS 轉(zhuǎn)換器之間存在的一些具體差異。所有系統(tǒng)的增益范圍(模擬或者數(shù)字)均為 1 到 128 V/V，且電源電壓均為 5V。

　　我們研究這兩個(gè)系統(tǒng)的精確度和重復(fù)定位精度時(shí)，我們可以使用表 1 來作為開始。在表 1 中，系統(tǒng)增益范圍為 1 到 128。表格第二列顯示了理想系統(tǒng)的滿量程范圍 (FSR)，其為系統(tǒng)的等效輸入 (RTI)。最終，系統(tǒng)最低有效位(LSB，表格第 3 列)等于系統(tǒng)的 FSR，其除以系統(tǒng)碼數(shù) (4096)。

　　表 1 我們?cè)谙到y(tǒng)評(píng)估中使用 1 到 128 的增益評(píng)估精確度 (TUE) 和重復(fù)定位精度(噪聲)時(shí)，可使用該表格中包含的理想 FSR 和 LSB 值。

　　文章所述電路實(shí)現(xiàn)的一些應(yīng)用包括手持式儀表、數(shù)據(jù)記錄器、汽車系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。下次，我們將深入研究這兩種設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換速度。以后，我們將研究這些系統(tǒng)的精確度 (TUE) 和重復(fù)定位精度(噪聲)。