• 2016-11-4

    想了解模数转换器的非线性度吗?揭开地毯看一看

    上周,我把家里的地毯换成了木制地板。在移除客厅楼梯的地毯后,我注意到原本“一致”的楼梯台阶的进深宽度其实很不均匀。对此,我感到非常惊奇,因为这么多年来我上上下下却从未注意到台阶是不均匀的。这是因为地毯绝妙地掩盖了这个问题。 以我书呆子式的思维方式,这让我不禁想到了高分辨率SAR模数转换器(ADC)的问题。我原本以为我家的楼梯是均匀的,就像具有完美对称的量化步进的无噪声ADC的理想转换函数一样。图1为3位ADC的示例。 图 1. ADC 转换函数 ——“ 均匀一致的楼梯 ” 这让我这个书呆子再次开动脑筋思考,我家里不太完美的楼梯在尺寸上是非线性的...
    • 2016-6-30

    工业数字模拟转换器:如何保护二线制变送器

    在 之前的博文 中,我说明了如何设计工业自动化用二线制或回路供电模拟输出。在熟知变送器设计和运行的前提下,本文将讨论如何设计保护这些系统的电路。图1为基本的二线制变送器设计供参考。 图 1 :基本二线制变送器设计 二线制变送器保护电路需要保护该系统面临的两种风险: 工业瞬态过电和辐射发射。 变送器端反接。 IEC61000-4测试标准复制了几种常见的工业瞬态信号和辐射发射情况,我的同事Ian Williams在其系列文章中对此作了介绍,点击 此处 进行阅读。简而言之,这些测试中电压为高压,有时电流也很高,而且为瞬时过程,能够很轻易地破坏敏感的模拟元件。为了保护二线制变送器不受这些信号的损坏,供电端和...
    • 2016-6-30

    工业数字模拟转换器:保护三线制模拟输出

    工业DAC:保护三线制模拟输出 在上一篇博文中,我讨论了 集成如何简化了三线制模拟输出设计 。本文将介绍保护这些设计的方法,避免危险的工业瞬态过电引起电气过载。 首先,我们通过几个示例了解一下系统所面临的风险: 一些系统安装或校准于ESD不安全的环境中,可能会导致ESD损坏。 工业控制系统通常是跨距较远的大型系统,可能会遭受雷电电击等自然风险。 开关瞬态过电与环境寄生效应结合后能够产生高频辐射和耦合发射。 需要保护模拟输出的瞬态过电与其产生的低压(<24V)和低频率(<10kHz)信号差异巨大。工业瞬态过电为高压(高达15kV)、高频率(通常时间短于100ns)。您的电路应当利用这些差别提供保护,同时不影响模拟输出的信号质量...
    • 2016-6-30

    工业数字模拟转换器:如何设计二线制变送器

    在 工业DAC 系列的上一篇文章中,我们探讨了如何创建和保护三线制工业模拟输出。今天,我们将转而研究二线制模拟输出。 图 1 :典型二线制变送器简图 图1为设计二线制模拟输出最常用方法的简化电路图。对于许多模拟工程师而言,二线制方法比三线制和四线制更难于理解。理解二线制电路的困难大多数源自变送器电路中缺少接地符号——对于大学电路课程而言似乎是“具有挑战性的问题”。 为了更好地理解这一电路,图2中使用了 不同于电源接地 的变送器接地符号,以及一些能够实现电路转换功能的电流电压标记。 图 2 :典型二线制变送器分析 放大器A1的目的是根据需要对输出进行调节,确保反相输入和非反相输入端的输出相同...
    • 2016-6-21

    Δ-Σ模数转换器数字滤波器类型:正弦滤波器

    我在 上篇博文 中谈到Δ-Σ模数转换器(ADC)中常用的不同类型的数字滤波器。在这篇博文中,我会重点讲述Δ-Σ模数转换器中最常用的数字滤波器:正弦滤波器。 那么,正弦滤波器到底为何物?它为什么常用于Δ-Σ模数转换器中?我在上篇博文中提到,“正弦”的名称源于它的以sin(x)/ x函数形式存在的频率响应。该滤波器具有这种反应的原因与它为什么常用于Δ-Σ模数转换器密切相关。 在特定数目的调制器时钟周期,数字滤波器使用调制器通过求和1秒输出可创建一个数字输出码(记住:Δ-Σ模数转换器的调制速率[f MOD ]与其输出的数据率[f DR ]的比率被称为“过采样比”...
    • 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。 ...