如何使ADC达到最佳的性能.PDF

Freescale Semiconductor, Inc. Document Number: AN4373 应用笔记 Rev. 1, 04/2014 如何使ADC达到最佳的性能 作者 ：Rastislav Pavlanin 译者 ：Jianhui Tong 1. 概述 目录 模数转换器（ADC ）想要在实际应用中达到标称的 1. 概述 1 2. 理论背景 3 精度，仅仅依赖ADC模块本身是不够的，实际的测 3. 示例 9 量精度还会受到一系列外在因素的影响，例如： 3.1. 示例1–使用 12-bit 循环结构ADC 的DSC MC86F8257 10 • ADC时间配置 （包括采集时间、转换时间、 3.2. 示例2–使用 16-bit SAR ADC 的Kinetis K 采样时间、采样时钟抖动等等） K70FN1M 12 • 电源性能 （噪声和内部阻抗） 4. 总结 16 5. 参考文献 16 • 数据采集系统中数字和模拟部分的隔离情况 • 内部阻抗与外部阻抗的匹配 • 输入/输出开关切换的影响 • PCB布局布线 本文给出了如何根据选定的采样时间以及控制器手 册中的其他转换器参数，为SAR ADC输入端正确选 择所需的外部RC元件的方法，遵从此应用笔记中的 建议，能够帮助您获得最佳的ADC性能。 某个客户反馈他们在对ADC采样期间可能受到的影 响和外部RC元件不同取值对ADC性能的影响进行研 究时，在ADC输入端观察到了严重的电压扰动（电 压降落/ 电压尖峰），如图1所示。不仅如此，他们 还发现在使用不同ADC通道进行顺序采样时，如果 前一路信号为地信号，那么这种电压扰动将会变得 更糟。事实上，这种电压扰动产生于SAR ADC 内部 固有的采样保持电路的基本工作原理，而当ADC 的 相关时间都设置正确时，这样的扰动并不会使转换 精度有所损失。反之，如果没有采用合适的设置， 将会导致ADC在转换过程中损失显著的精度。为了 © 2016 Freescale Semiconductor, Inc. All rights reserved. 概述 解决大部分客户所遇到的类似问题，本文应运而生。 本文将详细地介绍如何通过选择合适的转换时间和外部RC元件来避免上述情况的发生。本应用 笔记的末尾给出了正确选择外部RC元件的示例。这些示例清楚地展示了如何为NXP器件所使用 的循环结构ADC和SAR ADC选择合适的外部元件，并指出了不正确选择外部阻抗的常见错误。 图1 ADC 采样时输入端的电压降落 如何使ADC达到最佳的性能, 应用笔记, Rev. 1, 04/2014 2 Freescale Semiconductor, Inc. 理论背景 2. 理论背景 为了使ADC达到最佳的性能，我们需要正确地设计和配置整个系统。在硬件方面，必须严格遵 从数据手册中给出的建议，例如： • 在芯片电源引脚间放置0.1 μF的电容，电容应尽可能地贴近芯片封装（每对电源引脚间放 置一个电容） • 在芯片电源引脚间放置约为100