你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

                      實現高精度數據采集與轉換,基準電壓源很關鍵

                      發布時間:2022-03-24 來源:ADI 責任編輯:wenwei

                      【導讀】數字信號處理可提供經濟高效的方式來正確分配信息,例如帶寬或容量??紤]一個由接收路徑和發送路徑來組成的非?;镜臄底质瞻l器設計,在接收路徑中,代表某種信息元素的連續模擬信號在確定的時間點被捕獲,此信號可以表示為隨時間變化的電壓擺幅,轉換步驟當然也是將電壓擺幅轉換為數字表示,對所得到的數字表示或代碼可以進行處理,以提取該信號中的信息內容。根據該信息的特征可以做出某些判斷,例如將該信息路由到另一個網絡節點,或在特定時間對收發器進行某種操作,發送完全相反的路徑,信息需要傳送到實際設備。數模轉換器產生一個模擬輸出,將該輸出對應于數字輸入信號相對于固定基準值的相對值,其最基本的形式是由下圖所示的關系確定。


                      1648039313962474.png


                      從數字域到模擬域的轉換的關鍵要素是一系列有限離散值,現在由一個模擬變量表示,這會導致量化不確定性。一個基準量,要么電壓要么電流被精確地分割為一些二進制和/或線性分段,數字輸入驅動開關將適當數量的分段連接到輸出,數字輸入可以通過不同形式提供,例如晶體管對晶體管邏輯(TTL)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或低壓差分信號(LVDS)。


                      DAC通常需要配套產品,例如基準電壓源以及對基準輸入引腳和DAC輸出的緩沖。在精密DAC中,基準電壓性能對于DAC整體性能至關重要,因為基準電壓源的誤差會反映在DAC的輸出中。在任何混合信號系統中,基準電壓源都是最重要的部分,因為它的任何變化都會影響系統中的所有其他部分。如果基準電流不穩定,某些基準電壓源會漂移,DAC基準電流的變化會影響基準電壓。


                      選擇基準電壓源時,需要考慮的主要規格有:噪聲溫度漂移絕對誤差(盡管這可以通過校準輕松消除)和長期穩定性,可以采用并聯多個基準源之類的技術來減小噪聲和時間漂移。DAC常常包含片內基準電壓源和/或片內基準電壓緩沖器,如果DAC沒有片內基準電壓源或片內基準電壓緩沖器,那么可能需要緩沖輸入基準電壓引腳,DAC數據手冊會提供輸入阻抗規格,以便用戶可以計算。使用此值時,基準電壓源能否提供足夠的電流,這會變得復雜,因為某些DAC結構(例如電壓模式R-2R DAC)的輸入阻抗,隨著應用于DAC的數字碼的不同而有很大變化,這種情況下就需要緩沖外部基準電壓,DAC的基準電壓緩沖器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩沖器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差。


                      26.jpg


                      如前所述,電壓DAC的基準電壓緩沖器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩沖器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差,選擇DAC輸出端的緩沖器時,可以優化放大器以適應應用,需要考慮多個因素,要求更快的建立時間還是更高的帶寬?或者要求更高的精度和更低的噪聲?成本、封裝、尺寸和通道數也要考慮。一般而言,DAC開關的建立速度很快,因此,DAC電路的壓擺率和建立時間主要由輸出放大器決定,輸出緩沖器一般要求低偏置電流、低偏置誤差和足夠的裕量。


                      在精度是一項關鍵要求的應用中,輸出緩沖器還要求低噪聲,而在需要較高速度的應用中,應當選擇具有較快建立時間、較快壓擺率和較高帶寬的運算放大器。歸根結底,選擇何種放大器取決于應用。


                      1648039291225486.png


                      再看一款包含片內緩沖的產品示例。這是亞德諾半導體(ADI)公司的AD5754R系列四通道DAC的框圖,既有片內基準電壓緩沖、又有片內輸出緩沖,內部2.5V基準電壓在片內進行緩沖,因此無需外部緩沖。此處顯示的輸出緩沖器附帶滿量程可調節電路,它提供多個用戶可配置的范圍,包括單極性和雙極性。AD5754R易于使用,是一款可立即用于構建系統的單芯片解決方案,消除了許多支持電路,包括這些實現方案所需的緩沖和增益元件,因此它是一個完整的單封裝解決方案,它提供可預測的額定精度和性能,可減少系統設計時間,簡化PCB的布局。


                      本文小結:


                      基準電壓源有很多形式并提供不同的特性,但歸根結底,精度和穩定性是基準電壓源最重要的特性,因為其主要作用是提供一個已知輸出電壓。相對于該已知值的變化是誤差,基準電壓源規格通常使用下述定義來預測其在某些條件下的不確定性:初始精度、溫度漂、長期穩定性。


                      電壓基準源一般用于ADC、DAC和其他模擬電路精確的參考電壓設定,以及傳感器的偏置設定、元器件/系統供電或驅動,以及虛擬地設置?;鶞孰妷涸粗皇且粋€電路或電路元件,可產生穩定、精確直流電壓。如果產品需要采集真實世界的相關信息,例如電池電壓或電流、功耗、信號大小或特性、故障識別等,那么必須將相關信號與一個標準進行比較。



                      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題,請聯系小編進行處理。


                      推薦閱讀:


                      反向恢復時間trr的影響

                      航天級數字隔離如何滿足LEO衛星的高抗輻射和抗干擾要求

                      開拓環境新時代并為未來鐵路提供支持的電容器

                      KNX標準為智能家居提供完善控制方案

                      ACF PWM控制器滿足現代AC-DC電源轉換需求

                      特別推薦
                      技術文章更多>>
                      技術白皮書下載更多>>
                      熱門搜索

                      關閉

                      關閉

                      欧美三级不卡在线播放