C2000 器件数据表提供了 ADC 性能许多方面的规格，其中包括 INL、DNL、增益误差、失调电压误差等线性规格。该数据表还提供了多种交流规格，例如 SNR、THD 和 ENOB。请参阅 TI 模数转换器规格和性能特性术语表，以了解这些规格的定义。当 ADC 性能超出这些数据表规格时，可能很难找到问题的根源。因此，了解 ADC 电压基准电路不佳可能导致哪些误差会有所帮助。

例如，高增益误差可能由具有直流误差的 ADC 基准电压导致，因为每个 ADC 代码表示的电压与预期值不同。相反，如果 ADC 基准电压在负载阻抗的快速变化期间不稳定，则可能会出现动态误差。TI 高精度实验室 - 驱动 SAR ADC 上的基准输入中详细讨论了这些概念。

根据给定的模拟输入电压，12 位单端 C2000 ADC 的预期转换结果通过以下公式计算得出。

对于单端 16 位 ADC，预期的转换结果通过以下公式计算得出。

对于 12 位差分端 ADC，预期的转换结果通过以下公式计算得出。请注意，一个差分转换需要两个输入。

对于差分端 16 位 ADC，预期的转换结果通过以下公式计算得出。

大多数 C2000 ADC 可以在两种不同的基准模式下工作：内部基准模式和外部基准模式。当选择内部带隙来生成 ADC 的基准电压时，C2000 器件本身会将电压驱动到 VREFHI 引脚。在外部基准模式下，VREFHI 和 VREFLO 由外部电路驱动。然后，VREFHI 和 VREFLO 引脚设置 ADC 转换范围。

SAR ADC 每次转换期间会对 VREFHI 进行多次采样，如果在进行位确定时对 ADC 的内部电容器阵列进行切换并进行充电时，会发生高电流瞬变。VREFHI 必须保持稳定并适当建立以避免转换错误。由于这些动态电流，该基准引脚需要使用高质量旁路电容器 (C_REF) 进行良好的去耦。在下图中，通过将该电容器靠近 REF 引脚放置并使用宽布线连接，可以尽可能地减小基准电容器和 REF 引脚之间的电感。该设计还使用一个 0.1Ω 的小型串联电阻 (R_REF) 来保持整体阻抗较小并在高频率下保持恒定。

术语“基准缓冲器”用于描述放置在基准 IC 和 ADC 基准输入之间的放大器。基准缓冲器旨在满足 ADC 基准输入的极快瞬态电流要求。由于 VREFHI 和 VREFLO 之间使用了一个电容器 C_bypass，因此 ADC 基准可以在每个位的转换期间从该电容器汲取电流，但基准电路需要在位确定之间为该旁路电容器充电。如果单独使用基准 IC 无法足够快地给该电容器完全充电，则需要使用基准缓冲器来保持 ADC 性能。

基准缓冲器的主要规格有最大输出电流、失调电压、失调电压漂移、带宽以及带宽范围内的输出阻抗。有关这些术语的定义，请参阅了解运算放大器规格。要在整个温度范围内确保直流精度，需要具有低失调电压和失调电压漂移。要满足快速瞬态电流要求，需要具有高带宽和低输出阻抗。有关更多详细信息，请参阅 TI 高精度实验室 - 驱动 SAR ADC 上的基准输入。

为了说明 ADC 基准精度的重要性，本节介绍了 ADC 基准存在直流误差的基本场景。如果 VREFLO = 0V 且 VREFHI = 2.5V，那么 12 位 ADC 的 4096 个可能代码每一个都表示大约 0.61mV 的电压。

如果 VREFHI 未达到预期电压，则每个 ADC 代码的值不再是 0.61mV。在极端情况下，如果 ADC 基准电压意外降至 2.4V，则每个代码对应的电压范围约为 0.59mV。如果 ADC 返回代码 4090，则用户认为采样的电压大约为 2.5V。实际输入电压几乎低了 100mV！

此拓扑使用单个电压基准器件来驱动多个 C2000 ADC。该拓扑足以在 12 位单端和差分模式下驱动多达三个 ADC。该拓扑也可用于驱动多达三个 16 位单端 ADC，但建议使用缓冲基准来驱动 16 位差分 ADC。为了获得出色的性能，必须在基准 IC 的输出端使用足够大的旁路电容器。

此拓扑使用一个电压基准 IC 和一个高精度运算放大器来驱动多个 ADC。该拓扑可为所有 C2000 ADC 提供出色的性能。特别建议使用此拓扑来驱动 16 位差分 ADC，因为非缓冲基准电路与缓冲基准电路之间存在相当大的性能差异。驱动三个以上 ADC 时，也建议使用该拓扑。

运算放大器的“B”选项为高精度运算放大器提供了具有成本效益的替代方案，其以牺牲直流性能来降低成本。当 ADC 在高频下采样时，这些放大器能够驱动基准，但由于放大器的输入失调电压误差，直流误差可能高达 2mV。

对于没有内部基准的 C2000 器件，VREFHI 最便宜的选择是使用 VDDA 作为基准。对于具有内部基准的 C2000 器件，与使用 VDDA 作为基准相比，内部基准始终是更好的性能选项。此外，一些低引脚数 C2000 封装将 VDDA 作为基准电压的唯一选择。理论上，以 VDDA 为基准可以实现良好的性能，但在实践中，一些常见的设计决策可能导致无法做到这一点。

一个可能限制性能的常见设计决策是使用不准确的低压降稳压器 (LDO) 直接为 VDDA 供电，因为许多此类 IC 提供的输出电压具有相对较大的误差范围。VDDA 10% 的误差幅度会直接导致转换中出现 10% 的增益误差。这会导致满量程转换产生 400LSB 误差！

VDDA 电源的另一个主要规格是瞬态响应。由于 VDDA 用于为器件中的多个模拟外设供电，因此来自 VDDA 的负载电流可能会频繁变化。如果 VDDA 电源无法快速解析为目标电压，这可能会导致较大的 ADC 转换误差，进而导致整体动态性能不佳。这个问题有时可以通过选择 VDDA 引脚上的电容器来缓解，因此请务必仔细阅读为 VDDA 供电的 IC 的输出电容器建议。

使用 VDDA 作为基准时，可以仔细设计输入电路，以更大限度地降低 ADC 转换误差。VDDA 电源电路的主要考虑因素是直流精度、温度漂移和瞬态响应。

• TI 高精度实验室 - 驱动 SAR ADC 上的基准输入
• 德州仪器 (TI)：TI 模数转换器规格和性能特性术语表
• 德州仪器 (TI)：OPAx328 的基准缓冲器、ADC 驱动器和跨阻应用
• 德州仪器 (TI)：C2000 MCU 的 ADC 输入电路评估（使用 TINA-TI 仿真工具）
• 德州仪器 (TI)：经过 ASIL D 等级功能安全认证的高速牵引和双向直流/直流转换参考设计
• 德州仪器 (TI)：了解运算放大器规格

基础资料

• C2000 MCU 的 ADC 输入电路评估 (TINA-TI) 应用报告
• C2000 Academy - ADC
• PSpice for TI 设计和仿真工具
• 实时控制参考指南
  • 请参阅 ADC 部分
• TI 高精度实验室 - ADC
• TI 高精度实验室： 驱动 SAR ADC 上的基准输入（视频）
• TI 高精度实验室： 模数转换器 (ADC) 简介（视频）
• TI 高精度实验室： SAR ADC 输入驱动器设计（视频）
• TI e2e： 将 VDDA 连接到 VREFHI
• TI e2e： ADC 输入保护的拓扑
• TI e2e： 采样时 ADC 输入电压为什么会下降？
  • 使用 ADC 对高阻抗分压器进行采样
• 了解数据转换器应用报告

入门资源

• 使用 ADC 中断实现 ADC-PWM 同步
  • 注：这是非 TI（第三方）网站。
• 适用于 C2000 MCU 的模数转换器 (ADC) 培训（视频）
• C2000 ADC（3 类）性能与 ACQPS 间的关系应用报告
• F2800x C2000 实时 MCU 系列硬件设计指南
• 将 ADS8364 连接到 TMS320F2812 DSP 应用报告

专家资料

• 通过 TM320F28xx/28xxx DSC 设计模拟接口概述应用报告
• 模拟工程师计算器
• 模拟工程师口袋参考书
• C2000 ADC 的电荷共享驱动电路（使用 PSPICE-FOR-TI）应用报告
• C2000 ADC 的电荷共享驱动电路（使用 TINA-TI）应用报告
• 使用示波器调试微控制器中的集成 ADC
• 缓解 ADC 存储器串扰的方法应用报告
• TI 高精度实验室： ADC 交流规格（视频）
• TI 高精度实验室： ADC 误差源（视频）
• TI 高精度实验室： ADC 噪声（视频）
• TI 高精度实验室： 模数转换器 (ADC) 驱动拓扑（视频）
• TI 高精度实验室： 数据转换器上的电气过载（视频）
• TI 高精度实验室： 高速 ADC 基础知识（视频）
• TI 高精度实验室：SAR 和 Δ-Σ： 了解差异（视频）
• TI e2e： ADC 带宽说明
• TI e2e： ADC 校准和总体未调整误差
• TI e2e： ADC 基准驱动器选项
• TI e2e： 过采样下的 ADC 分辨率
• TI e2e： 交错模式的 ADC 配置
• TI e2e： 使用单个 ADC 进行同步采样
• TMS320280x 和 TMS320F2801x ADC 校准应用报告
• TMS320F2810、TMS320F2811 和 TMS320F2812 ADC 校准应用报告