• 2016-6-16

    Σ-Δ模数转换器 数字滤波器类型

    您有没有想过Σ-Δ模数转换器(ADC)如何才能在不同带宽下获得如此高的分辨率?秘诀就在于数字滤波器。Σ-Δ ADC之所以与其他类型的数据转换器不同,是因为它们通常集成有数字滤波器。本系列博文分为三部分,我将在第一部分中讨论数字滤波器的用途,以及常用于Σ-Δ ADC的一些数字滤波器。 要想理解数字滤波器在Σ-Δ模数转换中如此重要的原因,关键的一点是需要对Σ-Δ调制器有一个基本了解。Joseph Wu写了一篇非常有用的 Precision Hub模拟精密技术杂谈博文 ,文中解释了模拟输入信号转变成数字比特流的过程。 当客户在Σ-Δ调制器中绘制量化噪声的频谱时...
    • 2016-2-1

    电压基准噪声对于增量-累加 A D C分辨率的影响

    你评估过一个ADC的噪声性能,并且发现测得的性能不同于器件数据表中所给出的额定性能吗?在高精度数据采集系统中实现高分辨率需要对 模数转换器 (ADC) 噪声有一定的认识和了解。有必要了解数据表如何指定噪声性能,以及外部噪声源对总体系统性能的影响方式。其中的一个噪声源示例就是我的同事Ryan Andrews在他的博文,“ 小心!你的ADC的性能也许只和它的电源性能差不多。 ”中所谈到过的电源噪声。在这篇博文中,我将会看一看基准噪声如何影响 增量-累加ADC 中的DC噪声性能。 如图1所示,你可以用短接至中电源电压的正负输入来指定和测量一个ADC的DC噪声性能。通过测量这个条件下的噪声,ADC输出代码内的噪声几乎不受基准电压、基准噪声或输入信号噪声变化的影响。虽然这个测试条件相对于实际应用来说是一个过于理想的情况...
    • 2015-11-30

    设计抗混叠滤波器的三个指导原则

    在我的 上一篇文章 中,我讨论了 增量-累加模数转换器 (ADC) 的2个重要特点。这2个特点简化了抗混叠滤波器的设计:一个过采样架构和一个补充数字抽取滤波器。这个过采样架构将那奎斯特频率放置在远离信号带宽的位置上,而数字抽取滤波器衰减大多数有害的带外信号。当把二者组合在一起时,它们可以实现更加自由的抗混叠滤波器响应,只需几个分立式组件即可实现这一功能。 图 1:用一个适当的抗混叠滤波器来阻止这些混叠 我们知道,在高精度ADC应用中使用抗混叠滤波器是有益的,不过,设计合适的抗混叠滤波器也同样重要—如果你不小心的话,就像把有害误差从系统中消除一样,很容易将有害误差引入到你的系统中。在为你的应用设计抗混叠滤波器时,请考虑以下3个通用指导原则: 选择你的滤波器截止频率...
    • 2015-11-26

    稳定时间挑战与改进技巧

    在设计一个用于AC信号处理的数据采集系统 (DAQ) 时,你的测试结果也许不满足你所需的技术规格,其主要原因在于糟糕的失真性能。在这种情况下,你该怎么办呢?也许你会首先检查信号源,然后检查电源、印刷电路板 (PCB) 布局布线,等等,不过问题依然存在。你是不是想过其它原因呢,比如说输入信号的不稳定?这有可能是一个非常重要的考虑因素。 在这片博文中,我将会谈一谈信号稳定—以及输入信号的不稳定—如何影响失真性能。 图1显示了一个逐次逼近寄存器 SAR模数转换器 (ADC) 输入电路的简化模型和内部采样电容器的时域充电响应。 图 1 :使信号稳定的电荷分布 在采集阶段,有一个电荷从输入信号源传输到ADC的内部采样电容器,C SH 内。C SH...
    • 2015-10-26

    射频( R F )采样:热销中的全新架构

    ** 这是全新 RF 采样博客系列(每月会刊发一次,属“模拟线”范畴)中的第一篇文章 ** 人类对带宽的需求是永无止境的。我们希望自己的智能手机可提供更多的游戏、更多的视频流和更多的社交媒体互动。此外,访问网络的人也比以往任何时候都多。所有这一切都使网络必须用更多的带宽来支持我们要求的数据和容量规定。 图1展示了一种用于支持高带宽信号的传统接收器架构。混频器级可将射频(RF)频谱信号转换成固定的中频(IF)信号。正交解调器再将中频信号向下转换成复基带(BB)信号,在复基带处,信号被 双通道模数转换器 (ADC)采样并传递到数字处理器。 奈奎斯特采样定理规定,采样频率必须至少是信号带宽的两倍;但在实践中,采样频率甚至需要更高。 ...
    • 2015-10-26

    射频(RF)采样:过采样在如何逃脱物理学定律的束缚

    ** 这是全新 RF 采样博客系列(每月会刊发一次,属“模拟线”范畴)中的第五篇文章 ** RF采样转换器可捕获高频信号和大带宽信号;但是,并非每种应用都能利用需要极高速采样的信号。就带宽或输出频率不过高的情况而言,利用 RF采样转换器 的高采样速率能力仍存在一大优势。 采样定理规定,采样速率必须至少是信号最大带宽的两倍。低于该速率的采样被称为欠采样,会引起混叠现象; 笔者的上一篇博客 讨论了这种方法的好处。高于该速率的采样被称为过采样。过采样可提供一些看似能让您无视物理学定律的处理优势。 模数转换器 (ADC)的关键测量参数之一是信噪比(SNR)。SNR可衡量所需信号功率与第一奈奎斯特区内全部噪声功率之间的相对电平。该奈奎斯特区的带宽等于采样速率除以2...
    • 2015-10-9

    谁来帮帮我!我的数据转换器提供的数据有误!这是怎么回事?

    这个情景真的令人很沮丧:你终于将 模数转换器 (ADC) 搭建起来并开始运行,不过事情看起来有点儿不太正常。你输入了一个电压,不过ADC的输出有所不同。 出了什么问题? 看起来所有的设置都没有什么问题。有可能是 通信问题 ,或者是你的ADC没有正确地测量模拟输入。 调试测量问题的最好工具是低噪声电压源和精密万用表,如图1所示。使用这个电压源作为ADC的输入信号,而高精度万用表测量ADC的输入和基准,你可以将预计的结果与ADC报告值相比较。只需确保输入电压以输入范围内的一个DC电压为基准。 图 1 :一个低噪声电压源和高精度万用表是 2 个很不错的模拟调试工具 需牢记的一点是,ADC测量输入,并且输出一个转换代码,这个代码与输入和基准的比成比例。如果你使用的是一个具有±V...
    • 2015-10-9

    模数转换器中的混叠:并不是所有的信号都像其看上去那样

    你看没看到过汽车向前行驶,而车的轮子实际上是向后转呢?如果不是在表演高难度特技的话,我打赌你一定在汽车广告中看到过。你想没想过这是为什么呢? 真实的生活如流水般不可中断,而视频摄像头每秒钟只记录了有限数量的画面。每一帧画面可以捕捉到处于不同位置的车轮,而这也取决于在帧与帧之间车轮旋转的圈数,它们也许真的看上去是向后旋转的!这个效果被称为混叠。 使用模数转换器 (ADC) 的数据采集系统会经历同样的现象,原因在于这些系统对一个连续的时间信号进行了不连续的“抓拍”。在这篇博文中,我将简要介绍ADC应用领域中的混叠到底是什么样子的。 图 1 :汽车广告中经典的混叠示例 什么是混叠? 根据那奎斯特原理,为了在数字域内复制原始信号,ADC必须至少以输入信号最高频率分量的两倍对输入信号进行采样—否则的话...
    • 2015-9-23

    改善您的模数转换器系统电源抑制状况的四种方法

    是的,电源的确非常重要 —— 那笔者还能做些什么呢? 笔者 的上一篇文章 说明了电源变化和噪声会对 模数转换器 (ADC)性能产生的影响。幸好您的数据采集系统并非注定如此。这里有四种您可采取的措施,能确保您的ADC不太容易受到电源变化和噪声的影响。 1. 选择具有良好电源抑制比( PSRR )的 ADC 。 当然,使您的系统性能免受其电源影响的最佳方法是选择具有足够PSRR的ADC来开始工作。如果您所选择的ADC不能完全满足您的PSRR需求,那么您可在自己原来的开关电源后加一个高PSRR的 低压差稳压器 (LDO)以提高系统的PSRR。这将有助于清除任何剩余的纹波,并直接增加整个系统的PSRR。请看一下高PSRR的LDO,如电压为3V至36V、电流为150mA的超低噪声...
    • 2015-9-23

    Simulating the front-end of your ADC - 仿真 ADC 的前端

    作者:Bonnie Baker 逐次逼近、模数转换器 (SAR-ADC) 很简单直接,用户将模拟电压接在输入端上 (AINP, AINN, REF),会看到一个输出数字代码,这个代码表示相对于基准的模拟输入电压。 此时,用户也许很想分析一下转换器的技术规格,来验证转换器的运行是否符合数据表中的标准。尤其当用户发现不够快的时候,更需要确定转换器是否已经接收到内部正确的模拟信号。 用户可以通过使用仿真工具来预测发生这些问题的可能性,并解决这些问题。ADC模拟输入级仿真的确定依赖于电压和电流的准确度。正是在这个方面,模拟SPICE宏模型能够发挥作用。PCB数字信号完整性取决于定时、电压-电流电平、以及寄生效应。而数字IBIS模型在这方面会比较有用。我们会在下个月来谈一谈IBIS,不过让我们先解决ADC的仿真环境...