ZHCABK2A March   2022  – March 2024 ADC128D818 , ADS1000 , ADS1000-Q1 , ADS1013 , ADS1013-Q1 , ADS1014 , ADS1014-Q1 , ADS1015 , ADS1015-Q1 , ADS1018 , ADS1018-Q1 , ADS1100 , ADS1110 , ADS1112 , ADS1113 , ADS1113-Q1 , ADS1114 , ADS1114-Q1 , ADS1115 , ADS1115-Q1 , ADS1118 , ADS1118-Q1 , ADS1119 , ADS1120 , ADS1120-Q1 , ADS112C04 , ADS112C14 , ADS112S14 , ADS112U04 , ADS1130 , ADS1131 , ADS1146 , ADS1147 , ADS1148 , ADS1148-Q1 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1158 , ADS1216 , ADS1217 , ADS1218 , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122C14 , ADS122S14 , ADS122U04 , ADS1230 , ADS1231 , ADS1232 , ADS1234 , ADS1235 , ADS1235-Q1 , ADS1243-HT , ADS1246 , ADS1247 , ADS1248 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS1250 , ADS1251 , ADS1252 , ADS1253 , ADS1254 , ADS1255 , ADS1256 , ADS1257 , ADS1258 , ADS1258-EP , ADS1259 , ADS1259-Q1 , ADS125H01 , ADS125H02 , ADS125H18 , ADS125P08 , ADS1260 , ADS1260-Q1 , ADS1261 , ADS1261-Q1 , ADS1262 , ADS1263 , ADS127L01 , ADS1281 , ADS1282 , ADS1282-SP , ADS1283 , ADS1284 , ADS1287 , ADS1291 , LMP90080-Q1 , LMP90100 , TLA2021 , TLA2022 , TLA2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1 引言
  5. 2 数据表时序和命名规则
  6. 3 Δ-Σ ADC 中是什么导致转换延迟?
  7. 4 数字滤波器操作和行为
    1.     8
    2.     9
    3. 4.1 ADC 操作导致的数据不稳定
  8. 5 影响转换延迟的 ADC 功能和模式
    1. 5.1 第一次转换与第二次及后续转换延迟
    2. 5.2 转换模式
    3. 5.3 可编程延迟
    4. 5.4 ADC 开销时间
    5. 5.5 时钟频率
    6. 5.6 斩波
  9. 6 模拟稳定
  10. 7 关键要点
  11. 8 周期时间计算示例
    1. 8.1 示例 1:使用 ADS124S08
    2. 8.2 示例 2:更改转换模式
    3. 8.3 示例 3:更改滤波器类型
    4. 8.4 示例 4:更改时钟频率
    5. 8.5 示例 5:启用斩波并减少每通道转换次数
    6. 8.6 示例 6:使用不同的系统参数扫描两个通道
    7. 8.7 示例 7:使用 ADS1261
    8. 8.8 示例 8:使用 ADS1261 更改多个参数
  12. 9 总结
  13. 10修订历史记录

ADC 开销时间

导致 ADC 转换延迟的另一个因素是 ADC 开销时间。此时间取决于 ADC 指示新的转换结果就绪之前处理转换数据所需的任何内部 ADC 功能。ADC 开销时间由 ADC 设计定义,因此用户无法进行更改。

与可编程延迟时间不同,每次稳定数据变为可用时,都需要 ADC 开销时间。不过,转换过程会在 ADC 开销时间开始时启动,这样 ADC 开销时间只会增加至第一次转换期间的转换延迟。图 5-4 以红色突出显示 ADC 开销时间,及其在连续转换模式下 ADS124S08 低延迟 滤波器每个转换周期中发生的时间。

GUID-20220201-SS0I-V7RF-QCKR-CLHLTCHWLHST-low.svg图 5-4 在连续转换模式下使用 ADS124S08 低延迟滤波器时的 ADC 开销时间

重要的是,图 5-4 确认 ADC 开销时间仅影响第一次转换期间的转换延迟。第二次及后续转换结果必须能够适应 ADC 开销时间,但转换过程会与 ADC 开销时间同时开始,这样总体转换延迟便等于 1 / ODR。

高阶滤波器遵循相似的模式。图 5-5 以红色突出显示 ADC 开销时间,及其在连续转换模式下 ADS124S08 sinc3 滤波器的转换过程中发生的时间。

GUID-20220201-SS0I-KKCR-RJJF-HRSV5DDTTW8B-low.svg图 5-5 在连续转换模式下使用 ADS124S08 Sinc3 滤波器时的 ADC 开销时间

图 5-5 中不稳定的 sinc3 数据无需 ADC 开销时间,因为该数据在第一次和第二次转换周期后尚未准备好进行处理。相反,ADC 开销会在第三次转换周期结束后开始,然后在每个第二次及后续转换周期结束后立即开始。不过,对于第二次及后续数据,转换过程会与 ADC 开销时间同时开始,因此它并不影响总体转换延迟。最终结果就是使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时,开销时间仅影响第一个转换延迟,就像图 5-4 中的低延迟滤波器那样。

ADC 开销时间的一个重要特性是,它通常需要固定的 ADC 时钟周期,因此可以独立于 ODR。这意味着,随着 ODR 增加,ADC 开销时间往往会占用更大比例的总体转换延迟。为了验证这个说明,请参阅表 5-1 中的 ADS124S08 sinc3 转换延迟值。如表格注释 #3 所述,转换延迟中不含可编程延迟。因此,使用 sinc3 滤波器时的 ADS124S08 第一次转换延迟值由三个转换周期加上 ADC 开销时间组成,如图 5-5 所示。由于转换周期只是为第二次或后续转换指定的时间,所以可以使用方程式 14 计算 ADS124S08 sinc3 滤波器开销时间 tADC_OVERHEAD:

方程式 4. tADC_OVERHEAD = tMOD(FC) – (3 ∙ tMOD(SSC))

其中

  • tMOD(FC) = tMOD 周期数(等于第一个转换延迟)
  • tMOD(SSC) = tMOD 周期数(等于第二个或后续转换延迟)

考虑以 tMOD 周期数表示的 tADC_OVERHEAD 很有帮助,因为转换延迟值(以微秒为单位)可能包含会导致结果变模糊的舍入误差。不过,如果 ADC 数据表没有以 tMOD 周期数形式量化转换延迟,可以使用以毫秒表示的转换延迟值。在这种情况下,请将方程式 14 中的变量替换为以毫秒为单位的相应转换延迟值。

表 5-4 使用方程式 14 来计算使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时所有 ODR 的 tADC_OVERHEAD。表 5-4 还计算了 tADC_OVERHEAD 所占的总转换延迟比例。

表 5-4 计算 ADS124S08 Sinc3 滤波器的 tADC_OVERHEAD
ODR (SPS)tMOD(FC)

(tMOD PERIODS)

tADC_OVERHEAD

(tMOD PERIODS)

% 的占比
2.5307265650.02%
5153665650.04%
1076865650.08%
16.646145650.14%
2038465650.17%
5015425650.42%
6012857650.51%
1007745650.84%
2003905651.66%
4001985653.27%
8001025656.34%
1000808404.95%
2000424409.43%
40002324017.24%

对于表 5-4,需要注意的是,使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时,tADC_OVERHEAD 在所有 ODR 上并不恒定。ODR < 1000SPS 时,tADC_OVERHEAD = 65 ∙ tMOD 周期;ODR ≥ 1000SPS 时,tADC_OVERHEAD = 40 ∙ tMOD 周期。此行为是数字滤波器架构造成的,并且对于同一 ADC 内的不同滤波器,可能会有所不同。此外,表 5-4 确认了以下说法:随着 ODR 增加,tADC_OVERHEAD 在总体转换延迟中占到的比例也会增加。实际上,当 ODR = 4000SPS 时,tADC_OVERHEAD 几乎是总转换时间的 20%,而当 ODR = 2.5SPS 时,则仅为 0.02%。

如前所述,ADC 开销时间由 ADC 设计定义。这意味着,对于给定的 ADC 数字滤波器架构和 ODR,ADC 开销时间在总转换延迟中的占比是固定的。不过,tMOD 周期可以通过修改 ADC 时钟频率来更改,因此转换延迟也可以这样更改。