【導讀】應用工程師經(jīng)常會(huì )重復回答不同客戶(hù)提出的相同問(wèn)題，尤其是客戶(hù)針對應用進(jìn)行器件選型相關(guān)咨詢(xún)時(shí)。我們注意到客戶(hù)進(jìn)行器件選型時(shí)有一個(gè)誤區，他們往往過(guò)于依賴(lài)數據手冊中的所謂“數據表”。我是說(shuō)令人心動(dòng)的規格。
應用工程師經(jīng)常會(huì )重復回答不同客戶(hù)提出的相同問(wèn)題，尤其是客戶(hù)針對應用進(jìn)行器件選型相關(guān)咨詢(xún)時(shí)。我們注意到客戶(hù)進(jìn)行器件選型時(shí)有一個(gè)誤區，他們往往過(guò)于依賴(lài)數據手冊中的所謂“數據表”。我是說(shuō)令人心動(dòng)的規格。“哇！那個(gè)ADC的信噪比好高！”這就是客戶(hù)面對高信噪比ADC時(shí)的反應，他只注意到這個(gè)比較突出的特性，卻忘記考慮其他重要的數據規格。接下來(lái)我們還會(huì )談到其他常見(jiàn)的問(wèn)題，以及如何為您的應用選擇合適的器件。
我最近遇到一個(gè)客戶(hù)案例，他需要一個(gè)適合地震和振動(dòng)相關(guān)應用的ADC。他知道自己需要一個(gè)具有高信噪比(SNR)和良好總諧波失真(THD)的ADC，并且認為信噪比高于110 dB就可以。由于振動(dòng)傳感器會(huì )輸出不斷變化的交流電壓信號并疊加于直流電壓信號上，因此我們需要一個(gè)高性能、高分辨率ADC，它必須具有高信噪比才能正確獲取數字信號，而不會(huì )受到振動(dòng)相關(guān)應用中噪音的太大影響?？蛻?hù)在選擇器件時(shí)，通常是在第三方網(wǎng)站根據需求進(jìn)行參數搜索來(lái)篩選出一些器件，然后只查看每個(gè)產(chǎn)品的主頁(yè)及其產(chǎn)品說(shuō)明，隨之就會(huì )被數據手冊中描述產(chǎn)品亮點(diǎn)的第一頁(yè)所吸引。通常，數據手冊的內容要復雜得多，除了首頁(yè)亮點(diǎn)之外，還需要進(jìn)行深入的研究。這位客戶(hù)也看了ADI的一款精密ADCAD7768的首頁(yè)，發(fā)現它的信噪比只有108 dB（動(dòng)態(tài)范圍和信噪比都反映了有效值噪聲，由于它們成正比，幾乎可以同等對待）。
圖1.ADI的一款精密ADC（AD7768/AD7768-4）數據手冊的首頁(yè)。
這位客戶(hù)的反應是，“哦！這款ADC絕對不適合我的應用。它的信噪比只有108 dB！”繼續往下滾動(dòng)，他發(fā)現另一個(gè)表格，如圖2所示，其中顯示了兩個(gè)不同濾波器的信噪比。
圖2.AD7768/AD778-4的技術(shù)規格表
他總結道：“好吧...我可以使用sinc5濾波器來(lái)得到111 dB信噪比。但我最近從另一家公司看到了另一款產(chǎn)品，它的信噪比高于115 dB，我應該選擇后者。”
等一下！這樣比較是錯誤的。在確定ADC運行速度的輸出數據速率(ODR)和確定分辨率以及輸出噪聲的信噪比之間存在取舍關(guān)系。1 ODR越高，信噪比越小，反之亦然。因此，每個(gè)ODR對應于一個(gè)信噪比值。首先一定要確定所需的輸出速率，然后根據相應的信噪比值比較ADC。這位客戶(hù)將一個(gè)在256 kSPS下信噪比為108 dB的器件和ODR僅為1 kSPS時(shí)信噪比超過(guò)115 dB的另一個(gè)器件進(jìn)行比較。因此，雖然基于首頁(yè)數據，看起來(lái)一種產(chǎn)品比另一種產(chǎn)品的信噪比要低，后者更適合特定應用。但是，這樣比較數據并不準確。
從圖3中可以看到，隨著(zhù)ODR增加，有效值噪聲也增加，并影響數字信號值，從而降低其信噪比。圖4顯示AD7768數據手冊中的一個(gè)屏幕截圖，可以看到，寬帶和sinc5濾波器配置在1 kSPS ODR下的信噪比分別是123.88 dB和126.89 dB，遠遠高于在該ODR下競爭器件的信噪比。
圖3.輸出數據速率與有效值噪聲
圖4.AD7768/AD7768-4的噪聲性能和ODR。
選擇器件之前必須謹記以下幾點(diǎn)：
u 務(wù)必選擇適用于工作條件的相關(guān)規格。在確定哪款器件適合之前，一定要比較VREF、VDD、功耗、工作模式、工作溫度范圍和一些其他規格。信噪比值本身取決于以上所有參數，必須根據應用要求來(lái)確定這些參數，不能僅憑數據手冊的第一頁(yè)來(lái)選擇信噪比值。圖5顯示在不同的VREF電壓和不同溫度下，AD7768的有效值噪聲以及信噪比值有何不同（有效值噪聲與信噪比成反比）。其他參數也有類(lèi)似的不同。
圖5.(a) 有效值噪聲與溫度，(b) 不同VREF值的每通道有效值噪聲。
u 數據手冊中不會(huì )提供所有VREF、ODR等的相關(guān)值，這意味著(zhù)，我們必須從給出的信息中推斷出數據來(lái)獲得所需值。
u 選擇器件時(shí)務(wù)必謹慎。典型值與最小值和最大值不同。雖然大多數情況下可以預期達到典型值，但如果應用對給定參數的最小值和最大值敏感，就必須考慮值的整個(gè)范圍。
再舉一個(gè)常見(jiàn)但可避免誤解的例子。圖6 (a)和圖6 (b)分別顯示LTC6268和ADA4530-1數據手冊的第一頁(yè)。
圖6.(A) LTC6268數據手冊的第一頁(yè)，(b) ADA4530-1數據手冊的第一頁(yè)。
當客戶(hù)在添加高阻抗源后需要使用放大器作為下一級時(shí)，他們大多會(huì )考慮輸入偏置電流非常低的放大器。理想情況下，沒(méi)有電流進(jìn)入運算放大器的輸入端。但實(shí)際操作中，始終會(huì )有兩個(gè)電流IB+和IB-流入運算放大器的輸入端。這些稱(chēng)為輸入偏置電流。對于高阻抗源，應選擇輸入偏置電流較小的放大器以避免其輸入級產(chǎn)生壓降。LTC6268和ADA4530-1以“超低偏置電流FET輸入運算放大器”和“飛安輸入偏置電流放大器”的產(chǎn)品名在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。粗略地瀏覽一下它們數據手冊的第一頁(yè)，如圖6所示，可以看到，在室溫下，LTC6268有3 fA，而ADA4530-1有20 fA，這可能會(huì )使客戶(hù)認為前者更適合低輸入偏置電流需求。由于數據手冊各不相同，LTC6260的第一頁(yè)列出了典型偏置電流，而ADA4530-1數據手冊的第一頁(yè)并未列出典型偏置電流，而是列出了最大偏置電流。再次強調，典型值與最小值和最大值不同！如果應用對這些值很敏感，則我們應考慮最壞情況下的最小值和最大值，而不是典型值。
圖7.(a) LTC6268的技術(shù)規格，(b) ADA4530-1的技術(shù)規格。
圖7顯示LTC6268和ADA4530-1的技術(shù)規格?？梢钥吹?，盡管兩款器件的最大輸入偏置電流額定值相同(±20 fA)，但ADA4530-1的典型值小于1 fA，比LTC6268的3 fA偏置電流好得多。但這個(gè)數字并沒(méi)有在A(yíng)DA4530-1數據手冊的第一頁(yè)突出顯示。因此，需要仔細閱讀數據手冊。盡管ADA4530-1的典型輸入偏置電流特性更好，但這些器件的其他特性可能有所不同，僅憑這個(gè)特性并不足以確定哪款器件更優(yōu)。
總之，我想強調這樣一個(gè)事實(shí)，一定要先確定應用的工作條件，然后尋找適合其用途的規格。有時(shí)，數據手冊的首頁(yè)或標題可能突出顯示某些其他規格和工作條件的特性，在這種情況下，我們必須仔細閱讀數據手冊，謹慎地選擇適合我們需求的規格。在選擇器件之前，我們還應確定我們產(chǎn)品的功率預算，因為肯定能找到具有出色特性和規格的器件，但可能相應的成本較高，功耗也高。
參考文獻
1 “第20章：模數轉換。”ADI公司，2013年9月。
（來(lái)源：ADI，作者：Tejaswini Anand 產(chǎn)品應用工程師）
（來(lái)源：ADI，作者：Tejaswini Anand 產(chǎn)品應用工程師）
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
