转换器电压参考设计解决方法

2020-06-18      1212 次浏览

当您在系统中使用一个8到14位模数转换器(ADC)时,理解转换器的电压参考通路至关重要。图1所示为一款可适应ADC参考输入动态的电路。图中,电压参考芯片为转换过程和电容器CL1供应电压基底(voltage-foundation),旨在吸收ADC的内部参考电路[REF1]电流峰值和滤波器参考噪声。本电路中,不仅仅降低电压参考噪声很重要,对内部电压参考放大器稳定性进行平衡也很重要。


图1在参考和ADC之间安装有低通滤波器的8到14位模数转换器的串联电压参考电路利用该电路解决噪声问题时,ADC传输函数(方程式1)表明了电压参考噪声的用途。


公式中,VIN为ADC的输入电压,N为ADC位数,而VREF为ADC的参考电压。VREF变量包括所有与参考芯片相关的误差,例如:精确度、温度变化、噪声等。任何情况下,参考误差都会成为ADC系统增益误差的一部分。您可以利用系统处理器或控制器,对这些误差中的大多数进行校准。假如您正从ADC负满量程到正满量程对数个点进行测量,则您会在这些误差中看到增益误差,其与转换器的输入电压有关。您无法利用处理器或控制器进行校准的误差是噪声。图2中,您会看到,转换器输出端的参考噪声随模拟输入电压不断新增。


图2电压参考和ADC噪声对转换器输出码的影响大多数电压参考数据表都有一个0.1到10Hz频率范围的输出电压噪声规范。


一些厂商供应了电压参考输出噪声密度规范。这种规范一般用于宽频带区域噪声,例如:10kHz的噪声密度等。无论厂商如何规定其参考噪声,加装低通滤波器均可降低参考输出的总噪声。您可以利用一个电容器和电容器的等效串联电阻(ESR)来设计这种滤波器(参见图1)。您也可以通过使用参考文献2中建议的相同技术方法来确保设计的稳定性。图1显示了我们设想中配置了8到14位转换器的参考系统的完整电路图。该系统的电压参考精确度很重要;但是,您可以使用任何硬件或者软件来对初始误差进行校准。另一方面,吸收ADC参考引脚上电流峰值的同时消除或减少参考噪声,要求具备一定程度的特性描述和硬件滤波技巧。


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