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​模拟芯片最强王者ADC!教你如何设计出ADC芯片!

2022-11-29 10:04
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众所周知,芯片可根据信号形式的不同可分为数字芯片和模拟芯片两大类,而模数转换芯片(ADC)更是被称为芯片的最强王者,很多电子工程师都要设计出ADC芯片,今天我们来聊聊如何设计高精度模数转换芯片ADC!

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ADC,即模数转换芯片,是指可将模拟信号转换成数字信号的芯片,模拟信号是指随着时间可连续变化的变化量,如温度、声音、声音等,最大的特点是在一定的时间内有无数个不同的取值;而数字芯片是一堆不连续的数值,如计算机中常见的二进制01。

为了连接模拟和数字两个相互独立的领域,就需要使用两种特殊的芯片作为桥梁,也就是ADC(模数转换)和DAC(数模转换)。顾名思义,ADC是将模拟信号转换成数字信号,DAC是将数字信号转换成模拟信号,虽然功能类似,但ADC在芯片占比更高,高达80%。

虽然很多人都认为ADC功能简单,很容易设计出来,但实际上,ADC反而是模拟芯片中难度最高的,而且ADC研发虽然都是采样(Sampling)、量化(Quantiaztion)、编码(Encoding),简单来说,ADC的原理是首先先对信号进行采样,然后每隔一段时间记录信号当时的电压值,采集到的数据将经过量化,转换成相应的数字信号值,最后通过某种编码表示出来。

然后ADC有两种常见的参数,一是采样速率/数据速率;二是分辨率,需要注意的是ADC的精度和分辨率不是同一个概念。此外ADC有多种实现的方法,如逐次逼近型ADC、Delta-Sigma模数转换等。

然而即便是最简单的ADC,它在实际的工程应用中也是不简单的,比如ADC往往不能独立工作,所以必须配合多种电路来发挥作用,比如驱动电路提供驱动以满足高采样频率,我们可以通过在ADC前端加上一个运放去驱动,这样可以在较短的时间内提供足够的电荷,但这种做法很多电子工程师很少采用,这是因为在采样频率很大的时候,直接连接云芳就意味着必须配备高带宽的运放,这是因为直接连接运放将产生较大的瞬时电流,造成击穿现象。为避免出现很大的瞬时电流,最佳做法是在ADC前加入一个RC电路,或者选择更低带宽低成本的普通运放即可。

那么问题也来了,如何直接确定运放和RC电路的具体大小和指标?有两个方法可以直接确定,一是通过理论公式进行推导,二是通过现成的设计工具和仿真工具来计算出。

以上就是模数转换芯片ADC的研发技巧及思路,希望对小伙伴们有所帮助。


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