用超纖巧16位ADC取代低性能嵌入式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

摘要： 本文介紹了如何利用外置ADC取代微控制器內(nèi)部所集成的ADC以及設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞： ADC；微控制器；增益放大器；傳感器阻抗

當(dāng)今的電子產(chǎn)品總是希望尺寸越小越好。從占據(jù)整個(gè)房間的服務(wù)器系統(tǒng)到能方便地裝進(jìn)衣服口袋的消費(fèi)電子產(chǎn)品，設(shè)計(jì)師們不斷尋求實(shí)現(xiàn)最小的外形尺寸，在更小的空間中實(shí)現(xiàn)更多的功能。能夠讓完整的解決方案比同類方案小 10% 到 20% 的設(shè)計(jì)師有更大的機(jī)會(huì)贏得設(shè)計(jì)訂單。纖巧的集成電路是從大到小各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

這類便攜式和空間受限的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中包括電源、微控制器、MOSFET、放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等電路。專用集成電路(ASIC)中已經(jīng)納入了很多上述功能，取得了不同程度的成功。設(shè)計(jì)師在空間、性能和成本之間進(jìn)行平衡取舍時(shí)，一個(gè)可能影響測(cè)量效果的環(huán)節(jié)是模數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)師們常常使用微控制器和集成式 ADC或較低分辨率的 ADC 和前置放大器電路。

測(cè)量便攜式和空間受限設(shè)計(jì)的溫度、電壓、電流和其他信號(hào)時(shí)，ADC 發(fā)揮著關(guān)鍵作用。嵌入式微控制器中的 ADC 有一個(gè)主要問題，線性度、偏移誤差、噪聲等關(guān)鍵直流性能規(guī)格常常沒有保證、未經(jīng)過測(cè)試甚至未列出。盡管微控制器的方框圖顯示，內(nèi)部有一個(gè)12 位逐次逼近寄存器(SAR)ADC 或一個(gè) 16 位增量累加 ADC 可選，但是設(shè)計(jì)師們卻要猜測(cè)其真正的性能有多好。

當(dāng)今的微控制器內(nèi)核集成了多種功能，包括數(shù)字時(shí)鐘、定時(shí)器、存儲(chǔ)器和幾百個(gè)寄存器。就確實(shí)含有 ADC 的微控制器而言，瀏覽冗長(zhǎng)的數(shù)據(jù)表以確定 ADC 的性能是一個(gè)艱巨的任務(wù)。

進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室以后，獲得好的 ADC 性能可能同樣艱巨。一個(gè)“16 位 ADC”用起來也許更像是一個(gè) 10 位或 12 位 ADC。ADC 的地和負(fù)基準(zhǔn)電源一般來自與微控制器其余部分共用和噪聲較大的基片。由于這些微控制器以數(shù)字優(yōu)化工藝制造，沒有為測(cè)量模擬信號(hào)而優(yōu)化，因此 ADC 的性能常常是事后考慮的。在微控制器內(nèi)部，沒有為實(shí)現(xiàn)良好 ADC 性能而進(jìn)行最佳布線。不幸的是，ADC 和其余電路共享一個(gè)公用的硅基片。

采用超纖巧封裝的 16 位 ADC

凌力爾特公司提供的一個(gè)新 ADC 系列使設(shè)計(jì)師有可能不必在空間、性能和成本之間進(jìn)行選擇。16 位的 LTC2450 采用 2mm