ZHCUAA5B September 2019 – June 2022
使用 F280025C 片上 ADC 时,应遵循一些有用的指导原则,以实现数据表中列出的性能指标。对于以下交流参数尤其如此:SNR、THD 和 SINAD。此外,ADC 结果的 SNR 和直流输入下的 ADC 代码范围之间显示出直接关联;在这种情况下,这些提示也将改善直流输入的极差和标准差。最后,虽然介绍的主题与 controlCARD 相关,但其也适用于使用 F280025C MCU 的其他实现。
板载电阻器和电容器:默认情况下,ADC 引脚的所有直列式电阻器都是简单的 0Ω 分流电阻器,且所有连接至接地平面的电容器均未组装。虽然此电路可用于为 ADC 输入提供某一电压,电阻器(R)和电容器(C)都有可能需要根据电压源的特性组装。参考 TMS320F28002x 实时微控制器 数据表中的 ADC 输入模型,ADC 输入有自己的 RC 网络,由内部采样保持电容器、开关电阻和寄生电容组成。我们可以通过改变直列式电阻和并联电容来优化输入电路,从而实现趋稳时间和/或对输入信号滤波。最后,通常建议使用 ± 0PPM/°C(NP0/C0G)电容器,因为与其他类型的电容器相比,它们针对各种温度和输入频率有更好的稳定性。
电压源和驱动电路:虽然片上 ADC 为 12 位架构(将模拟信号转换为数字域有 4096 个不同的输出代码),但转换精度仅与向 ADC 提供的输入的精度相同。定义电压源分辨率以实现 ADC 所有规格的典型经验法则是,电压源精度比转换器的精度高 1 位。在这种情况下即表示,理想情况下模拟输入应精确到 13 位。
通常,电压源或稳压器并未设计得非常精确,而是在特定容差内可适应大范围电流负载,因此要展示较高位 ADC(例如 F280025C 上的 ADC)的性能并不理想。此外,这也未考虑多次使用有问题的电源提供主电压为 MCU 本身供电的情况,这也会在信号中引入噪声和其他干扰。
除了输入信号的质量,在对输入进行采样时,还要考虑为 ADC 提供的负载这一方面。理想情况下, ADC 的输入阻抗为零,以便在发生采样事件时不影响内部 R/C 网络。但在许多应用中,ADC 采样的电压是从一系列电阻器网络中得出的,通常值很大,以降低系统的运行电流消耗。从 ADC 采样网络隔离源阻抗的解决方案是在信号路径中放置运算放大器。这样不仅可以将信号的阻抗与 ADC 隔离,还可屏蔽源本身,使其不受采样网络可能对系统造成的任何影响。
用于评估的推荐源:TI 的精密信号注入器(PSI)EVM 用于验证 F280025C controlCARD 上的 ADC 性能。此 EVM 使用 16 位 DAC 作为信号源,支持单端和差分端输出,然后利用后置放大器滤波通过高精度运算放大器传递。此 EVM 通过来自主机 PC 的标准 USB 连接进行供电和控制,包括一个 GUI 来控制其输出。输出通过单或双 SMA 型连接器路由;强烈建议在 controlCARD 集线站上放置另一 SMA 母连接器(图 5-1),以在通过 SMA 接收信号时实现最佳的抗噪性能。本地 RC 网络使用 30Ω 电阻器和 300pF 电容器。使用此设置所观察到的 ADC 参数与数据表中的数字一致。