Amplify, Then Convert: новый высокоскоростной драйвер ADC от Linear Tech
Хорошее аналого-цифровое преобразование начинается с хорошего предварительного кодирования сигнала ADC. Специализированные устройства, такие как LTC6432-15, могут помочь в этом.
Я считаю, что в наши дни довольно часто проводить аналого-цифровое преобразование, просто подключая сигнал непосредственно к аналоговому входу, например, к плате Arduino. Я не отрицаю, что это «работает» в том смысле, что этот подход часто приводит к достаточно точным данным АЦП. Однако эта схема должна быть исключением, а не правилом.
В общем, АЦП должен предшествовать схемам, которые делают сигнал, представляющий интерес, более совместимым с процессом оцифровки и с характеристиками АЦП.
Возможно, самым фундаментальным элементом в формировании сигнала перед ADC является фильтр сглаживания. Это просто фильтр нижних частот, который ослабляет высокочастотные компоненты и тем самым минимизирует сглаживание.
Нам также необходимо рассмотреть характеристики схемы ввода и выборки АЦП. Возможно, нам понадобится буферизовать сигнал, чтобы выходной импеданс схемы драйвера был намного ниже входного импеданса АЦП. (Удобный способ выполнить как фильтрацию, так и буферизацию - использовать активный фильтр на основе op-amp.) Одна из моих предыдущих статей рассматривает проблему с входным импедансом АЦП посредством реального проекта с использованием АЦП SAR, интегрированного в EFM8 микроконтроллер.
Схема, представляющая входной каскад аналого-цифрового преобразователя EFM8
Конечно, базовый подход «фильтр-плюс-буфер», возможно, слишком примитивен для современных высокопроизводительных приложений ADC. Вы должны быть немного более осторожны, когда имеете дело с высоким разрешением и частотой дискретизации в сотни мегагерц.
Выделенный драйвер
LTC6432-15 от Linear Tech предназначен специально для управления высокоскоростными АЦП высокого разрешения. Он имеет дифференциальные входы и дифференциальные выходы, поэтому вы должны помнить об этом в отношении вашей интерфейсной схемы и тестового оборудования. Дифференциальная вещь может быть неудобной, но, в целом, это желательная функция, потому что дифференциальная сигнализация выгодна с точки зрения шума и искажения. Заметим также, что для части требуется питание 5 В (т. Е. 4, 75-5, 25 В); это ограничение может уловить вас сегодня, так как многие компоненты принимают напряжение питания 3, 3 В или ниже.
Я не хочу отговаривать вас, но вам действительно нужно несколько внешних компонентов при использовании LTC6432-15:
Диаграмма взята из таблицы LTC6432-15
Я не могу говорить о фактическом объеме умственного напряжения, участвующего в выборе этих компонентов, но будем надеяться, что Linear Tech не ставит чрезмерных нагрузок на дизайнеров невинной платы. Для меня эта часть стала персоной нон-грата, как только я увидел, что она требует более чем развязывающих конденсаторов, - и когда я заметил, что внешние компоненты включают индукторы, я быстро удалил данные с жесткого диска (просто шучу).
(Очень) Высокая скорость
Мои притворные жалобы на внешние компоненты становятся особенно абсурдными, когда вы рассматриваете производительность, предлагаемую LTC6432-15. Эта часть фактически указана для работы до 1, 4 ГГц; это такая пропускная способность, которая нам понадобится, если, например, мы хотели бы разработать программно определенное радио, которое оцифровывает принятый радиочастотный сигнал или ПЧ-сигнал вместо сигнала основной полосы частот.
Тихий шум
LTC6432-15 сочетает эту высокочастотную производительность с низкочастотными характеристиками: он поддерживает хорошие характеристики шума, линейности и усиления до 100 кГц. Некоторые приложения, безусловно, оценят эту универсальность, что, по-видимому, объясняется тем, что устройство основано на кремний-германии (SiGe), а не на других полупроводниковых технологиях, которые имеют более розовый шум.
Два стандартных типа шума в электронных схемах - белый шум и розовый шум. Белый шум имеет постоянную спектральную плотность (т. Е. Количество шумов более или менее одинаково во всех полосах частот). Розовый шум, также называемый шумом 1 / f, демонстрирует обратную зависимость между спектральной плотностью и частотой: по мере уменьшения частоты, увеличивается шум. Это отражено в следующем графике для показателя дифференциального шума LTC6432-15:
Участок, взятый из таблицы LTC6432-15
Как вы можете видеть, эта часть оптимизирована для сигналов от примерно 1 МГц до 200 МГц (по крайней мере, с точки зрения шума).
Будьте осторожны с вашими конденсаторами
Page 12 (PDF) спецификации LTC6432-15 содержит некоторую интересную информацию о выборе конденсатора. Проблема заключается в линейности.
Вы, наверное, знаете, что линейность является важной характеристикой высокочастотных усилителей. Нелинейность приводит к искажению, а искажение проявляется как нежелательные гармонические составляющие в выходном сигнале. Linear Tech считает, что LTC6432-15 предлагает «несравненную» линейность, и я не в состоянии не согласиться.
Однако неправильные конденсаторы могут поставить под угрозу линейность LTC6432-15. Вы можете прочитать раздел для себя; достаточно сказать, что Linear Tech рекомендует конденсаторы автомобильного класса X8R. Это хорошая информация, потому что я, например, обычно использую X7R и ни разу в жизни не рассматривал использование X8R.
У вас есть какие-либо советы или рекомендации относительно высокоскоростных схем преобразователей данных «meta-tags hidden-print»>
Узнать больше о:
линейное технологическое аналого-цифровое преобразование adc adc предусилитель высокоскоростной adc розовый шум 1f шум кремний-германий adc драйвер