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选用ADC芯片需要考虑的十一大因素

荷叶塘 ? 来源:电子发烧友 ? 作者:程文智 ? 2021-08-23 09:44 ? 次阅读

(文/程文智)模数转换器ADC)经过30多年的发展,技术也经历了多次革新,目前比较常用的ADC主要有三种类型,即Δ-∑、SAR、以及流水线(Pipelined)型ADC。这三种ADC各有其特点和优势。

接下来我们将具体谈一谈这些ADC器件的有缺点,以及我们在具体应用中选择ADC芯片时需要考虑的十一大因素。

ADC类别介绍

前面我们有提到ADC目前主流的架构有三种,首先我们来看下Δ-∑型ADC。Δ-∑型ADC,又称为过采样转换器,它由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。

它的优点是分辨率较高,高达24位;转换速率高;低功耗、低价格;缺点是速度比较低,延时高。


图:ADC架构与速度和分辨率的关系(来源:Microchip


跟Δ-∑型ADC比较接近的是双通道斜率ADC,它的速度是最慢的,以前主要用于万用表的设计,现在比较少用。现在如果需要用到双通道斜率ADC的场合,可以选用Δ-∑型ADC。

二是SAR型ADC,它的速度和精度都是比较居中的,其优点是延时特别低,适合用于需要快速反应的场景;缺点是速度和精度都无法做到特别高,特别快。

三是流水线型ADC,它的优点是速度特别高,可以用于高速应用;缺点是功耗比较高,而且有一些延时。


图:ADC架构比较(来源:Microchip)

如何选择合适的ADC芯片

对于如何选择一款合适的ADC芯片呢?我们可以从下面十一个方面来探讨。

一是ADC架构的选择。对于选择何种架构,我们首先要考虑应用的输入信号是快速信号还是慢速信号,可以根据信号的快慢,相应地从慢到快,选择Δ-∑、SAR、和流水线型ADC。其次是需要考虑输入信号是连续信号,还是离散信号。如果是连续信号,那就比较简单,这几种架构的ADC都可以选;但如果是离散信号,就不能用Δ-∑型ADC,因为Δ-∑型ADC是对信号进行多次采用后,求平均值得到的信号,所以是不适合的。

二是看ADC采样率的选择。根据奈奎斯特定律,采样频率要大于等于输入信号的两倍,即fs≥2finput;但实际上,我们采用的采用频率是输入信号的10~20倍。

三是如何设置ADC输入满量程范围。这是由参考电压VREF决定的。一般是0~VREF,或者是-VREF~+VREF

四是ADC分辨率的选择。这是由转换器的精度要求,由输入幅值范围和LSB大小等因素共同决定的。


五是输出延时对应用是否重要。这个要看具体的应用,比如安全气囊方面的应用就对输出延时很重要,需要选用延时特别小的ADC,这种情况SAR ADC就比较合适,

六是传感器信号的配置。需要看一下传感器的输出阻抗是否足够小,传感器的输出信号是不是交流信号,来选用单端的,或者是差分输入ADC。

七是电源电压范围,这根据实际应用来选择。

八是接口的选择。如果是非高速应用,一般选用I2C,SPI接口;如果是高速应用的话,通常选用并行CMOS、LVDS、DDR LVDS和EBI等接口;

九是封装类型。根据实际需要来选择,可选用的封装类型有DFN、SOT、MSOP、SOIC、QFN和BGA

十是需要考虑ADC是否需要过汽车级认证,如果是用在汽车上的话,就需要选择车规级ADC芯片。

最后一个是单价,这也是需要考量的一个很重要的因素。

结语

这就是关于ADC选用的一些小知识,希望对大家有所帮助。

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信息描述These devices are 8-bit successive- approximation analog-to-digital converters, each with an input-configurable multichannel multiplexer and serial input/output. The serial input/ output is configured to interface with standard shift registers or microprocessors. Detailed information on interfacing with most popular microprocessors is readily available from the factory. The TLC0834 (4-channel) and TLC0838 (8-channel) multiplexer is software-configured for single-ended or differential inputs as well as pseudodifferential input assignments. The differential analog voltage input allows for common-mode rejection or offset of the analog zero input voltage value. In addition, the voltage reference input can be adjusted to allow encoding of any smaller analog voltage span to the full 8 bits of resolution. The TLC0834C and TLC0838C are characterized for operation from 0°C to 70°C. The TLC0834I and TLC0838I are characterized for operation from -40°...
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TLC0832 8 位,22kSPS ADC 串行输出,微处理器外设/独立运算,Mux 选项,具有 SE 或差动,2 通道

信息描述 These devices are 8-bit successive-approximation analog-to-digital converters. The TLC0831 has single input channels; the TLC0832 has multiplexed twin input channels. The serial output is configured to interface with standard shift registers or microprocessors. The TLC0832 multiplexer is software configured for single-ended or differential inputs. The differential analog voltage input allows for common-mode rejection or offset of the analog zero input voltage value. In addition, the voltage reference input can be adjusted to allow encoding any smaller analog voltage span to the full 8 bits of resolution. The operation of the TLC0831 and TLC0832 devices is very similar to the more complex TLC0834 and TLC0838 devices. Ratiometric conversion can be attained by setting the REF input equal to the maximum analog input signal value, which gives the highest possible conversion resolution. Typically, REF is set equal to VCC (done internally on...
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TLC0832 8 位,22kSPS ADC 串行输出,微处理器外设/独立运算,Mux 选项,具有 SE 或差动,2 通道

TLC0831 8 位,31kSPS ADC 串行输出,微处理器外设/独立运算,单通道

信息描述 These devices are 8-bit successive-approximation analog-to-digital converters. The TLC0831 has single input channels; the TLC0832 has multiplexed twin input channels. The serial output is configured to interface with standard shift registers or microprocessors. The TLC0832 multiplexer is software configured for single-ended or differential inputs. The differential analog voltage input allows for common-mode rejection or offset of the analog zero input voltage value. In addition, the voltage reference input can be adjusted to allow encoding any smaller analog voltage span to the full 8 bits of resolution. The operation of the TLC0831 and TLC0832 devices is very similar to the more complex TLC0834 and TLC0838 devices. Ratiometric conversion can be attained by setting the REF input equal to the maximum analog input signal value, which gives the highest possible conversion resolution. Typically, REF is set equal to VCC (done internally on...
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TLC0831 8 位,31kSPS ADC 串行输出,微处理器外设/独立运算,单通道

TLC0820A 8 位,392kSPS ADC 并行输出,微处理器外设,片上跟踪与保持,单通道

信息描述 The TLC0820AC and the TLC0820AI are Advanced LinCMOSTM 8-bit analog-to-digital converters each consisting of two 4-bit flash converters, a 4-bit digital-to-analog converter, a summing (error) amplifier, control logic, and a result latch circuit. The modified flash technique allows low-power integrated circuitry to complete an 8-bit conversion in 1.18 us over temperature. The on-chip track-and-hold circuit has a 100-ns sample window and allows these devices to convert continuous analog signals having slew rates of up to 100 mV/us without external sampling components. TTL-compatible 3-state output drivers and two modes of operation allow interfacing to a variety of microprocessors. Detailed information on interfacing to most popular microprocessors is readily available from the factory.特性 Advanced LinCMOSTM Silicon-Gate Technology 8-Bit Resolution Differential Reference Inputs Parallel Microprocessor Interface Conversion and A...
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TLC0820A 8 位,392kSPS ADC 并行输出,微处理器外设,片上跟踪与保持,单通道

THS12082 12 位、8MSPS ADC,具有双通道、DSP/uP 接口、16X FIFO、通道自动扫描、低功耗

信息描述The THS12082 is a CMOS, low-power, 12-bit, 8 MSPS analog-to-digital converter (ADC). The speed, resolution, bandwidth, and single-supply operation are suited for applications in radar, imaging, high-speed acquisition, and communications. A multistage pipelined architecture with output error correction logic provides for no missing codes over the full operating temperature range. Internal control registers allow for programming the ADC into the desired mode. The THS12082 consists of two analog inputs, which are sampled simultaneously. These inputs can be selected individually and configured to single-ended or differential inputs. An integrated 16 word deep FIFO allows the storage of data in order to take the load off of the processor connected to the ADC. Internal reference voltages for the ADC (1.5 V and 3.5 V) are provided.An external reference can also be chosen to suit the dc accuracy and temperature drift requirements of the appl...
发表于 04-18 20:06 ? 260次 阅读
THS12082 12 位、8MSPS ADC,具有双通道、DSP/uP 接口、16X FIFO、通道自动扫描、低功耗

THS1209 12 位、8 MSPS ADC 双通道、DSP/uP 接口、通道自动扫描、低功耗

信息描述The THS1209 is a CMOS, low-power, 12-bit, 8 MSPS analog-to-digital converter (ADC). The speed, resolution, bandwidth, and single-supply operation are suited for applications in radar, imaging, high-speed acquisition, and communications. A multistage pipelined architecture with output error correction logic provides for no missing codes over the full operating temperature range. Internal control registers allow for programming the ADC into the desired mode. The THS1209 consists of two analog inputs, which are sampled simultaneously. These inputs can be selected individually and configured to single-ended or differential inputs. Internal reference voltages for the ADC (1.5 V and 3.5 V) are provided. An external reference can also be chosen to suit the dc accuracy and temperature drift requirements of the application. The THS1209C is characterized for operation from 0°C to 70°C, and the THS1209I is characterized for operation from ...
发表于 04-18 20:06 ? 261次 阅读
THS1209 12 位、8 MSPS ADC 双通道、DSP/uP 接口、通道自动扫描、低功耗

THS1207 12 位,6MSPS 同步采样四通道 ADC;包括并行 DSP/uP I/F 通道自动扫描

信息描述The THS1207 is a CMOS, low-power, 12-bit, 6 MSPS analog-to-digital converter (ADC). The speed, resolution, bandwidth, and single-supply operation are suited for applications in radar, imaging, high-speed acquisition, and communications. A multistage pipelined architecture with output error correction logic provides for no missing codes over the full operating temperature range. Internal control registers are used to program the ADC into the desired mode. The THS1207 consists of four analog inputs, which are sampled simultaneously. These inputs can be selected individually and configured to single-ended or differential-inputs. Internal reference voltages for the ADC (1.5 V and 3.5 V) are provided. An external reference can also be chosen to suit the dc accuracy and temperature drift requirements of the application. The THS1207C is characterized for operation from 0°C to 70°C, the THS1207Iis characterized for operation from ?40°...
发表于 04-18 20:05 ? 329次 阅读
THS1207 12 位,6MSPS 同步采样四通道 ADC;包括并行 DSP/uP I/F 通道自动扫描

AD4020 20位、1.8 MSPS、精密SAR、差分ADC

信息优势和特点 吞吐速率:2 MSPS(最大值) 积分非线性(INL):±3 ppm(最大值) 保证20位无失码 低功耗 9.5 mW(2 MSPS,仅VDD) 80 μW (10 kSPS),16 mW(2 MSPS)(总计) 信噪比(SNR):100.5 dB(典型值,1 kHz),99 dB(典型值,100 kHz) 总谐波失真(THD):-123 dB(典型值,1 kHz),-100 dB(典型值,100 kHz) 易用特性可降低系统功耗和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻态模式 长采集阶段 输入范围压缩 快速转换时间支持很低的SPI时钟速率 SPI可编程模式、读/写能力、状态字 差分模拟输入范围:±VREF 0 V至VREF(VREF在2.4 V至5.1 V之间) 单电源工作:1.8 V,逻辑接口电压:1.71 V至5.5 V SAR架构:无延迟/流水线延迟 保证工作:-40°C至125°C 串行接口SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容 以菊花链形式连接多个ADC,并能提供繁忙指示 10引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP、3 mm × 4.90 mm MSOP封装产品详情AD4020是一款低噪声、低功耗、高速、20位、1.8 MSPS精密逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)。它集成了易用特性,可...
发表于 04-18 19:30 ? 563次 阅读
AD4020 20位、1.8 MSPS、精密SAR、差分ADC

AD4007 18 位、1 MSPS 精密、差分 SAR ADC

信息优势和特点 吞吐速率:1 MSPS 积分非线性:最大 ±1.0 LSB (±3.8 ppm) 保证 18 位无失码 低功耗 1 MSPS 时为 4.9?mW(仅限 VDD) 10 kSPS 时为 80 μW,1 MSPS 时为 8?mW(合计) 信噪比:1 kHz 时为 100.5 dB(典型值),VREF = 5 V;100 kHz 时为 99 dB(典型值)? 总谐波失真:1 kHz 时为 ?123 dB(典型值),VREF = 5 V;100 kHz 时为 ?100 dB(典型值)? 易用特性降低了系统功率和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻模式 长时间采集相位 输入范围压缩 快速转换时间允许较低的 SPI 时钟频率 SPI 可编程模式、读写能力、状态字 差分模拟输入范围:±VREF 0 V 至 VREF,VREF 的范围为 2.4 V 至 5.1 V 1.8 V 单电源供电,具有 1.71 V 至 5.5 V 逻辑接口? SAR 架构:无延时/流水线延迟,首次转换有效? 首次准确转换 保证工作温度:?40°C 至 +125°C 兼容 SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP 的串行接口 可以通过菊花链连接多个 ADC 且具有繁忙指示器 10 引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP、3 mm × 4.90 mm LFCSP?产品详情AD4007 是一款...
发表于 04-18 19:30 ? 492次 阅读
AD4007 18 位、1 MSPS 精密、差分 SAR ADC

AD4004 16 位、1 MSPS、精密、伪差分 SAR ADC

信息优势和特点 吞吐速率:1 MSPS 积分非线性:最大 ±1.0 LSB 保证 16 位无失码 低功耗 1 MSPS 时为 4.9 mW(仅限 VDD) 10 kSPS 时为 70 μW,1 MSPS 时为 7 mW(合计) 信噪比:1 kHz 时为 93 dB(典型值),100 kHz 时为 90 dB(典型值) 总谐波失真:1 kHz 时为 ?115 dB(典型值),100 kHz 时为 ?95 dB(典型值) 易用特性降低了系统功率和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻模式 长时间采集相位 输入范围压缩 快速转换时间允许较低的 SPI 时钟频率 SPI 可编程模式、读写能力、状态字 伪差分(单端)模拟输入范围 0 V 至 VREF,VREF 介于 2.4 V 至 5.1 V 之间? 1.8 V 单电源供电,具有 1.71 V 至 5.5 V 逻辑接口? SAR 架构:无延时/流水线延迟,首次转换有效 保证工作温度:?40°C 至 125°C 兼容串行接口 SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP 可以通过菊花链连接多个 ADC 且具有繁忙指示器 10 引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP、3 mm × 4.90 mm LFCSP产品详情AD4004 是一款低噪声、低功耗、高速、16 位、1 MSPS 精密逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换...
发表于 04-18 19:30 ? 441次 阅读
AD4004 16 位、1 MSPS、精密、伪差分 SAR ADC

AD4011 18 位、500 kSPS 精密、差分 SAR ADC

信息优势和特点 吞吐速率:500 kSPS 积分非线性:最大±1.0 LSB (±3.8 ppm) 保证 18 位无失码 低功耗 500 kSPS 时为 2.4 mW(仅限 VDD) 10 kSPS 时为 80 μW,500 kSPS 时为 4 mW(合计) 信噪比:1 kHz 时为 100.5 dB(典型值),VREF = 5 V;100 kHz 时为 99 dB(典型值)? 总谐波失真:1 kHz 时为 ?123 dB(典型值),VREF = 5 V;100 kHz 时为 ?100 dB(典型值)? 易用特性降低了系统功率和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻模式 长时间采集相位 输入范围压缩 快速转换时间允许较低的 SPI 时钟频率 SPI 可编程模式、读写能力、状态字 差分模拟输入范围:±VREF 0 V 至 VREF,VREF 的范围为 2.4 V 至 5.1 V 1.8 V 单电源供电,具有 1.71 V 至 5.5 V 逻辑接口? SAR 架构:无延时/流水线延迟,首次转换有效? 首次准确转换 保证工作温度:?40°C 至 +125°C 兼容 SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP 的串行接口 可以通过菊花链连接多个 ADC 且具有繁忙指示器 10 引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP产品详情AD4011 是一款低噪声、低功耗、高速 16 位 50...
发表于 04-18 19:29 ? 192次 阅读
AD4011 18 位、500 kSPS 精密、差分 SAR ADC

AD4000 16位、2 MSPS精密伪差分SAR ADC

信息优势和特点 吞吐速率:2 MSPS(最大值) INL:±1.0 LSB(最大值) 保证16位无失码 低功耗 9.75 mW(2 MSPS,仅VDD) 70 μW (10 kSPS),14 mW(2 MSPS)(总计) SNR:93 dB(典型值,1 kHz),90 dB(典型值,100 kHz) THD:-115 dB(典型值,1 kHz),-95 dB(典型值,100 kHz) 易用特性可降低系统功耗和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻态模式 长采集阶段 输入范围压缩 快速转换时间支持很低的SPI时钟速率 SPI可编程模式、读/写能力、状态字 伪差分(单端)模拟输入范围:0 V至VREF(VREF在2.4 V至5.1 V之间) 单电源工作:1.8 V,逻辑接口电压:1.71 V至5.5 V SAR架构:无延迟/流水线延迟 保证工作:?40°C至125°C 串行接口SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容 以菊花链形式连接多个ADC,并能提供繁忙指示 10引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP和3 mm × 4.90 mm MSOP封装产品详情AD4000是一款低噪声、低功耗、高速、16位、2 MSPS精密逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)。它集成了易用特性,可降低信号链的功耗和复杂性,支持较...
发表于 04-18 19:29 ? 734次 阅读
AD4000 16位、2 MSPS精密伪差分SAR ADC

AD4003 18位、2 MSPS精密SAR差分ADC

信息优势和特点 吞吐速率:2 MSPS(最大值) INL:±1.0 LSB(±3.8 ppm,最大值) 保证18位无失码 低功耗 9.5 mW(2 MSPS,仅VDD) 80 μW (10 kSPS),16 mW(2 MSPS)(总计) SNR:100.5 dB(典型值,1 kHz),99 dB(典型值,100 kHz) THD:-123 dB(典型值,1 kHz),-100 dB(典型值,100 kHz) 易用特性可降低系统功耗和复杂性 输入过压箝位电路 减少了非线性输入电荷反冲 高阻态模式 长采集阶段 输入范围压缩 快速转换时间支持很低的SPI时钟速率 SPI可编程模式、读/写能力、状态字 差分模拟输入范围:±VREF 0 V至VREF(VREF在2.4 V至5.1 V之间) 单电源工作:1.8 V,逻辑接口电压:1.71 V至5.5 V SAR架构:无延迟/流水线延迟 保证工作:?40°C至125°C 串行接口SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容 以菊花链形式连接多个ADC,并能提供繁忙指示 10引脚封装:3 mm × 3 mm LFCSP和3 mm × 4.90 mm MSOP封装产品详情AD4003是一款低噪声、低功耗、高速、18位、2 MSPS精密逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)。它集成了易用特性,可降低信号链的功耗...
发表于 04-18 19:29 ? 716次 阅读
AD4003 18位、2 MSPS精密SAR差分ADC

AD1674 完整的12位、100 kSPS ADC

信息优势和特点 完整的单芯片12位、10 μs采样ADC 片上采样保持放大器 工业标准引脚排列 8位和16位微处理器接口 交流和直流规格经过全面测试 单极性和双极性输入 输入范围:±5 V、±10 V、0 V–10 V、0 V–20 V 商用、工业和军用温度范围级 提供符合MIL-STD-883和SMD标准的版本 产品详情AD1674是一款完整的多用途12位模数转换器,包括对用户透明的片上采样保持放大器(SHA)、10 V基准电压源、时钟和三态输出缓冲器,可与微处理器接口。AD1674与业界标准产品AD574A和AD674A引脚兼容,但包括采样功能,而且转换速率更快。片上SHA具有宽输入带宽,在转换器的完整奈奎斯特带宽范围内支持12位精度。AD1674的交流参数(如S/(N+D)、THD和IMD等)和直流参数(失调、满量程误差等)均完全合乎额定要求,因而成为信号处理和传统直流测量应用的理想之选。AD1674的设计采用ADI公司BiMOS II工艺实现,高性能双极性模拟电路与数字CMOS逻辑集成在同一芯片上。 该器件分为五种温度等级:AD1674J和K级的额定温度范围为0°C至+70°C,A和B级为-40°C至+85°C,AD1674T级为-55°C至+125°C。J和K级提...
发表于 04-18 19:18 ? 2068次 阅读
AD1674 完整的12位、100 kSPS ADC

AD1556 适用于24位Σ-Δ型ADC的数字滤波器/抽取器

信息优势和特点 FIR 数字滤波器/抽取器 串行或并行配置选择 输出字速率:250 SPS至16 kSPS 低功耗:6.2 mW(典型值) 待机模式:70 μW 提供参考设计和带软件的评估板产品详情AD1555是一款完整的Σ-Δ调制器,并集成有可编程增益放大器,主要用于低频、高动态范围的测量应用。该器件输出与模拟输入成比例的1密度位流。当配合数字滤波器/抽取器AD1556使用时,可实现带宽为1+ kHz的业界最高性能ADC。它采用连续时间模拟调制器输入架构,无需外部抗混叠滤波器。可编程增益前端可简化系统设计,扩展动态范围,并缩小系统板面积。低工作功率和待机模式使AD1555成为电池供电远程数据采集系统的理想之选。...
发表于 04-18 19:18 ? 201次 阅读
AD1556 适用于24位Σ-Δ型ADC的数字滤波器/抽取器

AD1555 24位、121 dB典型SNR、Σ-Δ型ADC,集成PGA

信息优势和特点 四阶Σ-Δ调制器 宽动态范围- 116 dB (最小值)、120 dB(典型值,1 ms时)- 117 dB (典型值,0.5 ms时) 低输入噪声:80 nV rms(4 ms、增益为34,128) 低失真:–111 dB(最大值),–120 dB(典型值) 低交调失真:122 dB 采样速率:256 kSPS 极高抖动容差 无需外部抗混叠滤波器 可编程增益前端 输入范围:±2.25 V 稳定的输入 增益设置: 1, 2.5, 8.5, 34, 128 产品详情AD1555是一款完整的Σ-Δ调制器,并集成有可编程增益放大器,主要用于低频、高动态范围的测量应用。该器件输出与模拟输入成比例的1密度位流。当配合数字滤波器/抽取器AD1556使用时,可实现带宽为1+ kHz的业界最高性能ADC。它采用连续时间模拟调制器输入架构,无需外部抗混叠滤波器。可编程增益前端可简化系统设计,扩展动态范围,并缩小系统板面积。低工作功率和待机模式使AD1555成为电池供电远程数据采集系统的理想之选。...
发表于 04-18 19:18 ? 176次 阅读
AD1555 24位、121 dB典型SNR、Σ-Δ型ADC,集成PGA
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