關(guān)于高速AD/DAC測量及設(shè)計(jì)中82個(gè)疑難問題的解答

一、ADC概述

ADC，Analog-to-Digital Converter的縮寫，指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器 。是指將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。真實(shí)世界的模擬信號(hào)，例如溫度、壓力、聲音或者圖像等，需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。

ADC的主要參數(shù):

ADC的主要指標(biāo)分為靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)2大類。

靜態(tài)指標(biāo)主要有：

? DifferenTIal Non-Linearity (DNL)

? Integral Non-Linearity (INL)

? Offset Error

? Full Scale Gain Error

動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要有：

? Total harmonic distorTIon (THD)

? Signal-to-noise plus distorTIon (SINAD)

? EffecTIve Number of Bits (ENOB)

? Signal-to-noise ratio (SNR)

? Spurious free dynamic range (SFDR)

ADC的測試方案:

要進(jìn)行ADC這些眾多指標(biāo)的驗(yàn)證，基本的方法是給ADC的輸入端輸入一個(gè)理想的信號(hào)，然后對ADC轉(zhuǎn)換以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，因此，ADC的性能測試需要多臺(tái)儀器的配合并用軟件對測試結(jié)果進(jìn)行分析。下圖是一個(gè)典型的ADC測試方案：

 

 

圖1 典型的高速ADC測試系統(tǒng)方案

ADC測試結(jié)果的分析:

ADC的靜態(tài)指標(biāo)是對正弦波的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度分布的直方圖統(tǒng)計(jì)間接計(jì)算得到，如下圖所示，理想正想波的幅度分布應(yīng)該是左面的形狀，由于非線性等的影響，分布可能會(huì)變成右邊的形狀，通過對直方圖分析可以得出靜態(tài)參數(shù)的指標(biāo)。

 

 

圖2 ADC靜態(tài)指標(biāo)分析方法

ADC的動(dòng)態(tài)指標(biāo)是對正弦波的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT頻譜分析間接計(jì)算得到。一個(gè)理想的正弦波經(jīng)A/D采樣再做頻譜分析可能會(huì)變成如下圖的形狀，除了主要的正弦波分量以外還產(chǎn)生了很多噪聲、諧波和雜散，通過對這些分量的運(yùn)算，可以得到ADC的動(dòng)態(tài)參數(shù)。

 

 

圖3 ADC動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算公式

二、DAC概述

DAC是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(英語：Digital to analog converter，英文縮寫：DAC)是一種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)(以電流、電壓或電荷的形式)的設(shè)備。在很多數(shù)字系統(tǒng)中(例如計(jì)算機(jī))，信號(hào)以數(shù)字方式存儲(chǔ)和傳輸，而數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可以將這樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從而使得它們能夠被外界(人或其他非數(shù)字系統(tǒng))識(shí)別。

DAC的主要參數(shù):

DAC的作用是和ADC相反，是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，雖然有模擬和數(shù)字的區(qū)別，但是DAC要測試的主要指標(biāo)與ADC類似，也分為靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)2大類。

靜態(tài)指標(biāo)主要有：

? Differential Non-Linearity (DNL)

? Integral Non-Linearity (INL)

? Offset Error

? Full Scale Gain Error

? Conversion Rate

? Settling Time

? Rising/Falling Time

動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要有：

? Total harmonic distortion (THD)

? Signal-to-noise plus distortion (SINAD)

? Effective Number of Bits (ENOB)

? Signal-to-noise ratio (SNR)

? Spurious free dynamic range (SFDR)

DAC的測試方案:

對于DAC來說，測試方法正好和ADC相反，是在輸入端加數(shù)字激勵(lì)信號(hào)，在模擬輸出端測試其輸出性能的指標(biāo)。下圖是一個(gè)DAC的測試方案：

 

 

圖4 典型的高速DAC測試系統(tǒng)方案

DAC測試結(jié)果的分析:

對于DAC來說，測試不同參數(shù)碼型發(fā)生器發(fā)出的數(shù)據(jù)是不同的，所用的分析儀器也不同。

1、用碼型發(fā)生器發(fā)出數(shù)值順序從0至(2^n-1)的階梯波，每增加一個(gè)數(shù)值，用萬用表測量一下相應(yīng)DAC輸出端的電壓。測量出每個(gè)數(shù)字輸入值對應(yīng)的真實(shí)模擬輸出量后就可以得出INL、DNL、Gain Error、Offset Error等信息。

2、用碼型發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)值從0至(2^n-1)來回跳變的三角波，逐漸增加碼型發(fā)出速度，直至模擬輸出低于剛才的滿量程范圍1LSB。通過這種方法可以判斷DAC的Conversion Rate。

3、用碼型發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)值從0至(2^n-1)的階躍脈沖，用示波器測量輸出波形的Settling Time、Rising/Falling Time等參數(shù)。

4、對于動(dòng)態(tài)參數(shù)的測試，是預(yù)先在碼型發(fā)生器里放入一組正弦波的數(shù)字波形，然后送給DAC轉(zhuǎn)換成真正的模擬正弦波信號(hào)，用頻譜儀對波形的諧波失真、雜散、噪聲等做分析。計(jì)算公式同ADC。

三、AD/DA轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中的基本問題整理

1.如何選擇高速模數(shù)轉(zhuǎn)換之前的信號(hào)調(diào)理器件;如何解決多路模數(shù)轉(zhuǎn)換的同步問題?

ADC之前的信號(hào)調(diào)理，最根本的原則就是信號(hào)調(diào)理引起的噪聲和誤差要在ADC的1個(gè)LSB之內(nèi)。根據(jù)這個(gè)目的，可以需要選擇指標(biāo)合適的運(yùn)放。至于多路ADC同步的問題，一般在高速ADC的數(shù)據(jù)手冊中都會(huì)有一章來介紹多片同步問題，你可以看一下里面的介紹。

2.在挑選ADC時(shí)如何確定內(nèi)部噪聲這個(gè)參數(shù)?

一般ADC都有信噪比SNR或者信納比SINAD這個(gè)參數(shù)，SINAD=6.02*有效位數(shù)+1.76，您可以根據(jù)這個(gè)公式來確定您選擇的ADC能否符合您的要求。

3.如何對流水線結(jié)構(gòu)ADC進(jìn)行校準(zhǔn)?需要校準(zhǔn)哪些參數(shù)?

一般來講，ADC的offset和gain error會(huì)比較容易校準(zhǔn)。只要外接0V和full scale進(jìn)行采樣，然后得到校準(zhǔn)系數(shù)。另外，如果需要作溫度補(bǔ)償?shù)脑?，一般需要加一個(gè)溫度傳感器，然后利用查表的方式來補(bǔ)償。

4.對ADC和DAC周圍的布線有哪些建議?

ADC和DAC屬于模擬數(shù)字混合型器件，在布局布線時(shí)最重要的是要注意地分割，即模擬地和數(shù)字地的處理問題。對于高采樣率的器件，建議使用一塊地。而低采樣率的器件，建議模擬數(shù)字地分開，最后在芯片下方連接在一起。

其他的布局布線規(guī)范與其他器件的是一樣的。

對于具體的器件，一般會(huì)有評估板的Layout圖可供參考。

5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度與噪聲系數(shù)之間有什么必然的聯(lián)系嗎?

低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度用峰峰值分辨率，有效值分辨率來表示。在ADI一些Sigma-delta ADC的芯片資料里都會(huì)列出不同情況下的有效值分辨率指標(biāo)。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度可用SNR，SNOB來表示，這些指標(biāo)也可在資料中找到。

但一般ADC的指標(biāo)中不會(huì)有噪聲系數(shù)(NF)的指標(biāo)。

6.如果采用了外部模擬切換開關(guān)，那么這個(gè)開關(guān)總是存在一些電阻的，必然引起一些誤差，那么我想問一下有沒有什么辦法能減少這些誤差，分別描述一下用硬件的方法與用軟件的方法。

你可以選擇電阻很小的開關(guān)比如ADG14**系列。如果是開關(guān)是做通道切換的，在后級(jí)加一個(gè)運(yùn)放跟隨就可以了。如果是做量程切換，只能選擇電阻很小的開關(guān)，同時(shí)注意開關(guān)的平坦度和溫度漂移參數(shù)，如果系統(tǒng)精度要求很高，那就只能做軟件校正或者選擇可編程放大器如AD8250/1/3等。

7.將AD7710的輸入端與自身的地短接后，再讀取數(shù)據(jù)時(shí)，其AD轉(zhuǎn)換值跳動(dòng)比較大，通過說明當(dāng)中的幾種校準(zhǔn)方式，都沒有解決?頻率已經(jīng)在25Hz上了。不知如何解決?

請確認(rèn)電源和基準(zhǔn)的穩(wěn)定性，在頻率為25Hz，增益為1的條件下，看數(shù)據(jù)手測上Table II可知其有效值分辨率為21.5bit，那么其實(shí)際的峰峰值分辨率為21.5-2.7=18.8bit，也就是說如果有5bit碼在跳就是正常的。

8.請問ADC的輸入和傳感器相連，如何將傳感器輸出信號(hào)本身的干擾排除?

如果傳感器輸出是共模干擾，需要加儀表運(yùn)放如AD8221/0等濾除。如果是差模干擾，加濾波器就可以濾除。

9.我要設(shè)計(jì)一個(gè)16路的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每路的采樣率為100K，16BIT，請問一下，我要采用什么樣的AD芯片，另外，AD轉(zhuǎn)換器的輸入通道比較少，要選擇什么樣的外部多路模擬切換開關(guān)?另，對模擬切換開關(guān)的選擇有什么要求，要關(guān)注哪些參數(shù)。

我們沒有16bit和16通道的ADC，您可以選擇用兩片AD7689，16bit 8通道?；蛘哌x擇16：1的ADG1206.要注意導(dǎo)通電阻，注入電荷，導(dǎo)通時(shí)間等。

10.一個(gè)12位的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器能不能降低以及如何降低到8位來使用，因我們的系統(tǒng)精度只需要8位，高了反而有害。

你在讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，只需要讀8bit即可。

11.有一些ADC集成有抗混疊濾波器，請問有什么好處?

一般抗混疊濾波器指的是ADC前端的濾波器，而sigma-delta ADC內(nèi)部會(huì)集成一些陷波器，來實(shí)現(xiàn)工頻50Hz和60Hz陷波，總的好處就是ADC有更好的抗噪聲性能。

12.請問怎樣才能降低相鄰?fù)ǖ老嗷ラg的干擾?

在布局布線時(shí)可以考慮在相鄰?fù)ǖ篱g加地屏蔽。

13.想設(shè)計(jì)高精度校準(zhǔn)儀表，如直流電壓輸出(毫伏級(jí))，能不能推薦幾款芯片?請問怎樣消除伴隨的量化噪聲?如何保證ADC的精度，AD轉(zhuǎn)換的滿量程即是電源電壓，對于單電源供電，零點(diǎn)的確定和量程都與電源電壓有關(guān)，如果電源電壓波動(dòng)勢必導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的誤差，電路中如何解決，特別對小信號(hào)的采集。請問什么是DAC的輸出靜態(tài)誤差?怎樣提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器中電阻或者電流源單元的匹配程度?在給ADC供電時(shí)，數(shù)字地與模擬地之間是否需要串接小電感?

1)ADI的運(yùn)放，儀放產(chǎn)品種類很多，最好把詳細(xì)的指標(biāo)要求列出來，這樣比較容易找。

2)ADC的量化噪聲是固有的，沒辦法消除。

3)ADC的電源對測量精度有直接的影響。所以要選擇高精度低噪聲的電源信號(hào)，且在布線的時(shí)候也要注意避免干擾。

4)一般手冊里會(huì)分別給出zero error，gain error等等，不知道具體問的是哪一個(gè)，或者可以舉一個(gè)具體型號(hào)的例子。

5)這應(yīng)該是DAC內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題，一般來講，我們不關(guān)心內(nèi)部電阻或電流源的絕對值，只關(guān)心它們之間的比例，現(xiàn)在的工藝可以很好地保證這個(gè)。

6)一般來講，用0歐姆電阻連接就可以了。

14.ADC的內(nèi)部增益越大，其產(chǎn)生的噪聲也越大，專家能說說兩者之間的原理是什么?

ADC內(nèi)部的PGA增益越大，本身PGA的噪聲會(huì)增加，另外ADC輸入噪聲被放大的越多。所以ADC內(nèi)部增益越大，分辨率越小。

15.電源紋波對轉(zhuǎn)換精度的影響 ?

如果ADC有PSRR這個(gè)指標(biāo)，可以使用這個(gè)指標(biāo)去算電源紋波對ADC的影響。如果沒有，一般基準(zhǔn)源都有這個(gè)指標(biāo)，你可以使用基準(zhǔn)源的PSRR去算對ADC采樣的影響。

16.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器在布線長度、通信串?dāng)_和匹配電阻等方面是如何設(shè)計(jì)的?

高速ADC會(huì)考慮這些問題。尤其對于LVDS接口的ADC，盡量保證一對信號(hào)的布線等長等距，放置端接電阻。這方面的布局布線最好是參考評估板來做。

17.ADI產(chǎn)品高速數(shù)模轉(zhuǎn)換最大速度能達(dá)到多少?采樣頻率大了是不是穩(wěn)定性會(huì)下降?

我們的DAC的最大速度能達(dá)到2.5GHZ，它是AD9739電流輸出型的，這不會(huì)影響到穩(wěn)定性。

18.ADC的標(biāo)稱的位數(shù)很高，但是實(shí)際中末尾的幾位會(huì)被內(nèi)部噪聲而淹沒，我在挑選ADC時(shí)如何確定內(nèi)部噪聲這個(gè)參數(shù)?

對于高精度的ADC，一般來講都會(huì)給出一個(gè)有效分辨率的參數(shù)，也就是器件可以達(dá)到不跳碼的位數(shù)。另外在設(shè)計(jì)中還有考慮電源，參考電壓的噪聲，以及ADC前端調(diào)理電路引入的噪聲。需要把這些噪聲控制在ADC的1個(gè)LSB之內(nèi)。

19.評估ADC的時(shí)候，因?yàn)樵u估SNR，比較困難，所以我一般會(huì)考慮評估在接地時(shí)候的跳碼程度來比較兩種同類ADC的差異，這種評估方法科學(xué)嗎?有沒有更科學(xué)的方法?有沒有具體的文檔?

實(shí)際上對于高速ADC來說，應(yīng)該是加一個(gè)高精度的基準(zhǔn)信號(hào)，而后用ADC采樣，再做FFT分析來評估SNR。而對于高精度的ADC來說才是您用的辦法，可以參考我們的應(yīng)用筆記AN-835。

20.如何理解壓擺率這個(gè)指標(biāo)?為什么要對電壓變化率做限制?

舉個(gè)簡單的例子，如果壓擺率不夠，那么就是實(shí)際的輸出跟不上輸入信號(hào)的變化，這樣對信號(hào)的處理就會(huì)有失真。

21.開關(guān)電源的紋波對12位以上的ADC的影響有多大?是否需要為ADC部分單獨(dú)處理電源紋波?

高精度的ADC，比如16位及以上的ADC，不建議使用開關(guān)電源來供電。

22.請問使用高功效開關(guān)穩(wěn)壓器替換傳統(tǒng)的LDO穩(wěn)壓器電源對高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器有沒有負(fù)面影響?對產(chǎn)品壽命有何影響?

在高速ADC場合，一般對電源的紋波和噪聲有較高的要求。開關(guān)電源效率比較高，但是有較大的紋波和噪聲，會(huì)對系統(tǒng)的精度有影響。而高速場合對SNR，SFDR要求比較高，所以選擇LDO會(huì)比較好。

23.關(guān)于運(yùn)算放大器的阻抗匹配在設(shè)計(jì)中，需要如何注意?

只有在高速的情況下才需要考慮阻抗匹配，我們在網(wǎng)站上有一個(gè)軟件可以直接幫助您計(jì)算阻抗匹配的，請看如下鏈接：http://www.analog.com/en/tools-software-simulation-models/resources/amplifiers-and-comparators/differential-amplifiers/index.html

24.電源精度會(huì)導(dǎo)致ADC的精度提不上去嗎?

有可能。具體要看你ADC的位數(shù)和PSRR這個(gè)參數(shù)。如果位數(shù)很低如10bit，你用再低噪聲的電源也只能是10bit精度。但是16bit系統(tǒng)，你如果使用噪聲很大的電源，會(huì)使得系統(tǒng)精度不能達(dá)到16bit。

25.AD前抗射頻干擾濾波器一般應(yīng)當(dāng)達(dá)到什么樣的性能指標(biāo)呢，比如截至頻率，滾降 ?

這取決于您的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)然理想情況下是截至頻率等于有效的輸入信號(hào)，而滾降特性是無限陡峭，但實(shí)際上沒有這樣的濾波器，且越接近理想情況，成本會(huì)越高，要折衷考慮。

26.如何抑制輸入“毛刺”?

加濾波器抑制，或者是對采樣結(jié)果做數(shù)字濾波。

27.有什么好的建議，使用軟件來提高ADC的精度與位數(shù)?

請注意參考和電源的質(zhì)量，同時(shí)還需要注意layout來防止噪聲引入。

28.請問對于ECG信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換需要有多大的分辨率?可以推薦幾款型號(hào)嗎?

取決于ECG的信號(hào)鏈。如果信號(hào)鏈中為AC隔離，這樣信號(hào)可以被放大很大，比如放大1000倍，這樣ADC的選取12位~16位。如果信號(hào)鏈為DC隔離，這樣信號(hào)不能被放大很多，一般增益為10，這樣ADC的位數(shù)就得選的大些，18位~24位。

ECG產(chǎn)品會(huì)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即ECG產(chǎn)品最小能分辨多小的信號(hào)，ADC的選取與此也有關(guān)。

29.我設(shè)計(jì)的一個(gè)基于FPGA的DDS系統(tǒng)中使用的芯片是AD9777，請問在電流足夠的情況下，系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中是否可以將DA芯片與FPGA芯片共用3.3V數(shù)字電源，以達(dá)到簡化電源設(shè)計(jì)的目的?

可以 。

30.隨著數(shù)字視頻信號(hào)應(yīng)用的越來越普及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器在視頻方面會(huì)不會(huì)無用武之地，乃至被淘汰

數(shù)模轉(zhuǎn)換器是不會(huì)被淘汰的，因?yàn)樽罱K都是要將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)會(huì)人們能所識(shí)別的模擬信號(hào)。

31.惡劣環(huán)境下(高溫下)，ADC的供電電源怎么設(shè)計(jì)?一般DC-DC很難達(dá)到+85攝氏度，ADI是否有相關(guān)的參考設(shè)計(jì)?

選擇合適的器件，DC-DC能工作在85度，關(guān)鍵是你選擇合適的器件和合適的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的溫升在其標(biāo)定的范圍，如加風(fēng)扇或者散熱片，多個(gè)器件并聯(lián)提高電源效率等。

32.我在使用ADuC841的A/D時(shí)，采集的數(shù)據(jù)偶爾會(huì)時(shí)零，為什么?如何解決?

這種情況要用示波器監(jiān)測輸入信號(hào)，看輸入端是否真的發(fā)生跳變了，如果沒有請仔細(xì)檢查ADUC841的數(shù)據(jù)讀取程序。

33.請問把一個(gè)直流信號(hào)加到轉(zhuǎn)換器輸入端時(shí)，怎樣確定輸出端應(yīng)該出現(xiàn)的數(shù)碼數(shù)目?

一般來講，根據(jù)計(jì)算公式，Vin/Vref=code/2^N. N為ADC的位數(shù)，Vin為輸入電壓，Vref為參考電壓。如果是有負(fù)電壓，需要考慮輸出碼字的類型，比如二進(jìn)制補(bǔ)碼等等。絕大多數(shù)ADC的數(shù)據(jù)手冊中都會(huì)給出一個(gè)圖來說明這個(gè)問題。

34.AD7710使用時(shí)，噪音過高。如何使用說明書當(dāng)中的校準(zhǔn)?在布線過程當(dāng)中如何做比較合適?

建議參考芯片的評估板來做Layout設(shè)計(jì)。

35.請問怎樣盡量減小系統(tǒng)噪音對ADC的影響?

盡量減少輸入噪音(可以差分輸入的ADC)，減小電源噪音。設(shè)計(jì)合適的濾波器等。

36.如何確定溫度對基準(zhǔn)的影響以及多最終轉(zhuǎn)換精度的影響

基準(zhǔn)芯片資料中會(huì)有相關(guān)溫度對基準(zhǔn)影響的溫度系數(shù)指標(biāo)，一般為幾個(gè)ppm/°C。

一般ADC芯片資料沒有參考電壓隨溫度變化對ADC性能影響的測試參數(shù)。

37.如何實(shí)現(xiàn)對高速ADC的THD測試?

實(shí)際中是加一個(gè)高精度的基準(zhǔn)源，而后用ADC采樣，再做FFT分析，具體請見AN-835上面的介紹。

38.有什么辦法可以減少開關(guān)電源的噪聲對ADC的影響?

加入LC濾波，合理的layout如模擬地?cái)?shù)字地分開。如果還不行，只能加低噪聲的LDO。

39.如果ADC的傳遞函數(shù)線形度比較差，如何進(jìn)行校準(zhǔn)，有沒有通過驗(yàn)證比較科學(xué)的方法?是否可以舉例說明?

一般情況下都是做線性校正的，如果校正后還不能滿足要求，那建議采用分段校正的方法。

40.相對于單端，差分有很多優(yōu)勢，但是還是有很多單端的ADC，差分模式有什么弱點(diǎn)嗎?

和單端的輸入相比，外圍的電路相對復(fù)雜一些。

41.請問在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們怎樣來確定采樣率和存儲(chǔ)器帶寬?

采樣率由待處理信號(hào)的頻率決定。存儲(chǔ)器帶寬由采樣率和處理器能力來決定。

42.請問AD前抗射頻干擾濾波器一般應(yīng)當(dāng)達(dá)到什么樣的性能指標(biāo) ?

這取決于您的應(yīng)用，理想情況下就是只讓有效帶寬內(nèi)的信號(hào)通過，但濾波器設(shè)計(jì)很難達(dá)到理想情況，所以要折衷考慮。

43.如果對視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換該如何選擇轉(zhuǎn)換器，它的關(guān)鍵性規(guī)格是哪幾個(gè)方面呢 ?

主要是要看您所需要轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)格式，需不需要做色彩空間轉(zhuǎn)換。是普通的并口接口還是HDMI的接口。

44.ADC的輸出延時(shí)主要受什么因素的影響?

這是由ADC的內(nèi)部參數(shù)決定的，具體要看不同型號(hào)的數(shù)據(jù)手冊。

45.請問如何減小截?cái)嗾`差和增益誤差?

對一個(gè)特定的ADC來說，它的Offset誤差和Gain誤差基本是一定的。但是Offset誤差和Gain誤差是可以通過軟件校正消除的。

46.采集的數(shù)據(jù)中總是有錯(cuò)誤的代碼，有何種方法能夠消除此錯(cuò)誤代碼?

要先確定錯(cuò)誤代碼是ADC輸出錯(cuò)誤還是MCU讀取錯(cuò)誤。如果是前者，那得看系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，布局布線是否合理。

47.開關(guān)電源的地是否需要和ADC的模擬地分開嗎 ?

ADC的模擬地通過一點(diǎn)接入開關(guān)電源輸出濾波電容的地會(huì)減小電源紋波對ADC的影響。

48.PSRR指標(biāo)指什么?

指的是電源電壓抑制比。

49.最近我鑒定一只雙電源ADC。 我將待測轉(zhuǎn)換器的輸入端接地， 并 且在LED 指示燈上觀察其輸出的數(shù)碼。 令我非常驚奇的是為什么我所觀察到的輸出數(shù)碼范圍不是我所期望的一個(gè)數(shù)碼?

導(dǎo)致這個(gè)問題的原因有很多種：輸入信號(hào)源的范圍，參考電壓源的值，噪音的影響等等。

50.ADC的量化噪聲為什么沒辦法消除?

因?yàn)椴蓸硬皇抢硐?，而是無限逼近的概念。

51.實(shí)際應(yīng)用中INL、DNL那個(gè)指標(biāo)對用戶更有意義?

這兩個(gè)指標(biāo)都比較重要。

52.模擬地與數(shù)字地最后的連接方式應(yīng)該是怎么樣的?

盡量將模擬地和數(shù)字地分開，為了避免相互的干擾。但是在高速的ADC應(yīng)用中，數(shù)字和模擬要求共地。

53.我現(xiàn)在需要安裝節(jié)省空間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，認(rèn)為串行式轉(zhuǎn)換器比較適合。為了選擇和使用這種轉(zhuǎn)換器，請問我需要了解些什么?

串行接口的ADC一般轉(zhuǎn)換速度比較低，在10M以下，但是封裝，讀取會(huì)比較方便。你可以先看看你需要的位數(shù)，以低于10M的速度能不能滿足你的要求。另外關(guān)鍵是MCU和ADC的接口，是使用模擬的SPI還是MCU的標(biāo)準(zhǔn)SPI接口。

54.對ad的時(shí)鐘信號(hào)有什么要求?需不需要做一些溫度、抖動(dòng)方面的補(bǔ)償?

不需要做補(bǔ)償。ADC中內(nèi)部已經(jīng)做了相關(guān)的補(bǔ)償。

55.對于單板結(jié)構(gòu)，板子上有多個(gè)比如9片ADC的話，本講座是建議ADC跨接模擬地和數(shù)字地?是否意味著要多點(diǎn)接地?

ADC需要接在系統(tǒng)的模擬部分。

56.什么時(shí)候用FPBW，什么時(shí)候用小信號(hào)BW，數(shù)據(jù)手冊并沒有把所有情況告訴我們。

FPBW與芯片的Slew Rate有關(guān)，當(dāng)要把信號(hào)放大時(shí)，如果Slew Rate跟不上，輸出信號(hào)就會(huì)失真。FPBW = SlewRate/2piVp，Vp為輸出信號(hào)的電壓。

57.請教專家，在采用R、C隔離時(shí)，若R較大會(huì)影響后面的ADC，若C較大會(huì)影響相位，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該如何選擇呢?

可以考慮在RC濾波后加一級(jí)運(yùn)放做buffer.

58.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器中最常見的錯(cuò)誤主要有哪些?如何避免

ADC轉(zhuǎn)換會(huì)受到Noise的影響，如果ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果與理論值大概相等，那么可以通過在同一個(gè)輸入電壓上讀多次轉(zhuǎn)換結(jié)果，將轉(zhuǎn)換結(jié)果平均來得到更為準(zhǔn)確的值。

59.我們要的帶寬為100hz，結(jié)果用的是帶寬為1khz的放大器，如何有效解決抗干擾問題?

一般來講，ADC前端需要加一個(gè)濾波，濾掉把有用帶寬以外的噪聲。

60.影響ADC的重要參數(shù)有哪些?如何在pcb設(shè)計(jì)中避免?

考慮ADC前端的抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)，阻抗匹配，輸入輸出的阻抗。

61.在高速模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，是不是不能以芯片內(nèi)部的參考電壓為準(zhǔn)，都需要外部參考，有沒有可能芯片內(nèi)部參考電壓也達(dá)到一般外部參考那么穩(wěn)定?

使用內(nèi)部參考電壓，由于參考電壓在ADC轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)sink/source電流，這會(huì)影響ADC的電源電壓，進(jìn)而影響ADC的SNR。一般系統(tǒng)精度要求很高的場合常使用外部參考。

62.目前ADI公司的ADC芯片中，分辨率高于14bit，最高速率能達(dá)到多少?雙通道，分辨率高于14bit，最高速率能達(dá)到多少?

14bit的ADC最高為150MSPS?？梢缘揭幌戮W(wǎng)址來搜索。http://www.analog.com/dynamic/parametric/scResultsDisplay.asp?SearchType=PSS&ProductLine=ADC&la=en

63.傳遞函數(shù)不連續(xù)(DNL不連續(xù))會(huì)導(dǎo)致什么問題?如果應(yīng)用中遇到這個(gè)問題，我應(yīng)該如何處理?使用軟件補(bǔ)償嗎?如果不連續(xù)，為什么芯片不能從硬件角度去做補(bǔ)償?

DNL不連續(xù)會(huì)導(dǎo)致丟碼，這個(gè)問題沒有辦法在外部做補(bǔ)償，這是ADC本身的特性。ADI的ADC都是保證沒有丟碼的問題存在的。

64.開關(guān)電源對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出錯(cuò)的影響有多大?開關(guān)電源的頻率建議多高最為合理?

你可以加LDO或者LC濾波器減小電源紋波和噪聲。一般ADC的PSRR會(huì)比較高，位數(shù)低的ADC如10bit對電源要求不高，但高位數(shù)的ADC如16bit對開關(guān)電源要求比較高。開關(guān)電源頻率選擇和功率，效率有關(guān)。普通的開關(guān)頻率一般選擇為100KHz-300KHz。

65.從信噪比角度來看，要實(shí)現(xiàn)多路AD，是采用單個(gè)多路AD的芯片實(shí)現(xiàn)?還是用多個(gè)個(gè)單路的AD實(shí)現(xiàn)好?

采用多個(gè)ADC芯片效果會(huì)更好。因?yàn)閱涡酒嗤ǖ赖男酒?，通道之間會(huì)有干擾。

66.怎樣判斷轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤是干擾信號(hào)引起的還是轉(zhuǎn)換本身引起的?

對于高頻的要用高精度的基準(zhǔn)源，高精度的可以將輸入端短路來測試ADC本身上的噪聲特性。

67.為了降低高頻干擾，開關(guān)穩(wěn)壓器后面使用LDO是否有好處?

會(huì)有好處。你可以選擇低噪聲的LDO。

68.那種類型的A/D在進(jìn)行布線的時(shí)候，要特別的注意電磁干擾的抑制?有什么好的建議?

一般來講ADC不需要考慮這個(gè)，而是在電源端考慮電磁干擾抑制。如果用到高速的數(shù)字器件或者時(shí)鐘的話，可以考慮加一個(gè)屏蔽罩。

69.陷波器和抗混疊濾波器有什么不同?

陷波器就是將某一頻率下的干擾做足夠的衰減，可以理解為帶阻濾波器，而抗混疊濾波器可以理解為低通濾波器。

70.噪聲混疊是否會(huì)導(dǎo)致ADC的SNR下降?

混疊是由于采樣率《2倍的信號(hào)頻率是產(chǎn)生的，這是會(huì)使得濾波器的設(shè)計(jì)變得困難，從而噪聲的濾除變得困難，SNR也會(huì)受到影響。

71.由LDO向ADC供電改為使用開關(guān)電源向ADC供電時(shí)，對EMC性能的影響?

這要看你開關(guān)電源的EMC處理情況，如果開關(guān)電源EMC/I處理不好，系統(tǒng)就有EMI/C問題。由LDO向ADC供電改為使用開關(guān)電源向ADC供電可能會(huì)影響ADC的精度。

72.如果測量的是很低頻率的模擬信號(hào)(小于10Hz)，直接單端測量和將信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)后驅(qū)動(dòng)ADC相比，哪種方式測量精度會(huì)更高?

你可以直接單端測量就可以。

73.脈沖模式的A/D時(shí)序控制復(fù)雜嗎?是A/D內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的嗎?

對于用戶端來說，都是用CPU控制ADC的通信接口，這并不復(fù)雜。

74.為了消除噪聲干擾，如何才能盡量減少AC環(huán)路 ?

布局布線的時(shí)候要盡量考慮信號(hào)線的回流路徑，使得回路面積盡量小。

75.現(xiàn)在想做一個(gè)項(xiàng)目用到16位的高速ADC，但是前端模擬信號(hào)本身的噪聲比較大，會(huì)浪費(fèi)掉3~4位的精度，為此你們覺得選擇16位的ADC有必要嗎?

如果輸入信號(hào)本身的噪聲只要12位，而且無法通過處理來降低噪聲，那么就不要使用16bit的ADC。

76.一般ADC封裝上都有很多模擬電源引腳，比如AD7656就有8個(gè)AVcc，在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，如何把他們連接到電源上?

最好是有一層電源平面，就近將AVCC接到電源上，注意電容的分布。新設(shè)計(jì)建議使用AD7656-1，與AD7656相比，-1電源引腳上需要的電容較少。

77.專家是否能推薦幾款低溫漂的Rail-to-Rail的高精度運(yùn)算放大器呢?

AD8628、AD8638

78.現(xiàn)在的系統(tǒng)中很多都是單一的開關(guān)電源供電，那么對于系統(tǒng)中ADC、DAC的數(shù)字電源、模擬電源、數(shù)字地、模擬地，要如何處理?

數(shù)字電源可以通過一個(gè)磁珠后從模擬電源引出。如果允許，盡量使用分離的電源芯片為模擬和數(shù)字電源供電。

79.有些ADC會(huì)在時(shí)鐘輸入端加入高頻抖動(dòng)源，這樣做能夠提升adc的有效位數(shù)么?

可以用單電源供電，但要注意AD620的Reference需要接到0.5的電源電壓處。

80.請問采樣時(shí)如何才能避免信號(hào)的丟失?

只能通過提高采樣率或?yàn)V波。

81.如何區(qū)分干擾是從前端進(jìn)去的?還是從電源進(jìn)去的?

對于高精度的應(yīng)用，可以把輸入端短路來測輸出，如果干擾依然不變，就應(yīng)該是電源和參考等引起的。

82.高速ADC和低速ADC在干擾的處理上有什么不同嗎?

相同的是加入去藕電容來消除干擾。layout可能有些不同，高速ADC一般采樣地平面，就近接地，低速一般是數(shù)字地模擬地分開，單地接地。