[参考译文] TMS320F28377S：确定 ADC 的采样保持

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https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/946191/tms320f28377s-determining-sample-and-hold-for-adc

器件型号：TMS320F28377S
主题中讨论的其他器件： TL074

您好！

´re 确定 TMS320F28377s 微控制器的 ADC 的最佳采样保持时间。

´re 在12位单端模式下使用 ADC。根据文档、采样保持可使用 RC 模型确定、其中以下参数取决于微控制器：

- N = 12

- RON = 425 Ω

- 通道= 14.5pF

- CP =取决于通道

以下参数取决于应用：

误差 =¼ LSB

- Rs = ADC 驱动电路源阻抗(欧姆)

- Cs = ADC 输入引脚上的电容(单位为 pF)

´ve 我的应用、我进行了以下计算并考虑了以下值：

- N = 12

- RON = 425 Ω

- 通道= 14.5pF

-CP = 12.9pF

误差 = 0.25

- Rs = 450欧姆(这来自运算放大器的输出阻抗。 ´re (TL074ID)加上一个240R 的串联电阻的放大器)

- CS =这取决于我们在 ADC 输入引脚中使用的240R 电阻器的滤波器。

如果 Cs = 0 (完全没有滤波)并且考虑到为 ADCINA0指定的 CP、我将获得最小181,61ns 的采样保持时间

如果 Cs = 2.2nF、那么我的滤波器频率的变化量为300kHz、我得到的最小 S+H 时间为4、715us (这对于我们的应用来说太大了)。

´ven´t 了一些测试、如果我们在 ADC 的输入引脚上放置任何电容器(以便尽可能减少 S+H 时间)、则 ADC 的读数不是很好。 ´ve 看到过冲和下冲、信号稳定需要很长时间(超过180ns)。在这种情况下 ADC 的精度不是很好。

当在 ADC 输入(例如240R/2.2nF 滤波器)信号之前安装滤波器时、ADC 的采集看起来更加精确和稳定、即使采样保持时间为75ns 也是如此。此外、ADC 的精度很好、我们在输入中看不到任何过冲或下冲。

我的计算是否正常、或者我是否错过了一些忧郁？

我们如何在不增加 S+H 时间的情况下避免 ADC 输入中的这种下冲和过冲？

为什么即使在75ns S+H 时间内、使用300kHz 滤波器也能获得更好的结果？

提前感谢。

5 年多前

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2446510 points

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贝尔纳多

为了帮助稳定采样过程、始终建议使用一定数量的 CS 电容。当通道电容器打开时、引脚上的电压将下降、这可能导致运算放大器输出振铃、因为它尝试将其驱动电平与反馈信号匹配、直到电压稳定。 CS 电容将有助于抑制这种不稳定性。

另一个考虑因素是驱动运算放大器的带宽。理想情况下、运算放大器带宽应足够高、以稳定 ACQPS 窗口内的输出电平。我看到 TL074只有3MHz GBW、因此如果没有 Cs、182ns ACQPS 窗口不会提供最佳结果。

在2.2nF cs 放置且使用短 ACPQS 的情况下、Ch 将从 CS 电容器获取大部分电荷。对于 F2806x TRM 中的"低带宽"配置、有一些指导。这些值不同、但公式和方法将在此处适用。

Tommy

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2446510 points

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嗨、Tommy、

感谢您的回答、现在一切都很有意义。在本例中、我n´t 考虑了 TL074的低带宽。

在任何情况下、按照您建议的文档中的说明和公式、我应该放置一个237nF 的电容器、以便产生0.25LSB 误差。由于我有一个240R 电阻器、以便在任何输入上升至5V 时将 ADC 的输入电流限制为20mA、因此我将获得2800Hz 截止频率(过低)。该电容在32kHz ADC 频率下会导致0.3 ntau、根据文档可以增加高达0.88 LSB 的误差。

使用这个值、我得到一个60ns 的 t S+H、这个值非常低(低于 TMS320F28377S 可接受的75ns)。

我想知道如何平衡 S+H 时间、滤波器频率的变化和可容许的误差。

例如、如果我放置一个15nF 电容器、我将具有：

-44kHz 截止频率(可用于我的应用)

－ntau =4.63，这将误差减少到几乎可以忽略不计

- t S+H = 42.77ns、我想这可以增加、从而减少误差

我尝试解释的是、一旦我达到由于截止频率而可以放置的最大电容器、尝试最大程度地减小误差的唯一方法是延长采样保持时间、以便信号稳定。我是对的吗？例如、如果我设置120ns S+H 而不是75ns、我想精度会更好。

我´re 它会限制误差的一个原因是我们不会对从0到3V 变化的方波信号或信号进行非常快的采样、我认为这也会减少误差、因为在任何情况下 CS 都不会完全介入。

再次感谢您的帮助。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2446510 points

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[引用 user="Bernardo de Riva"]我想知道如何平衡 S+H 时间、滤波器频率的变化和可接受的错误。[/引用]

我同意您的评估、即系统需要考虑很多工程方面的权衡。根据系统要求、将逐例确定最佳平衡点。在许多情况下、精度要求比成本要求宽松、因此开发人员能够在保持基线功能的同时牺牲一些 LSB 的精度。

[引述 USER="Bernardo de Riva">我想解释的是、一旦我达到截止频率所产生的最大电容器、尝试最小化误差的唯一方法就是延长采样保持时间、以便信号稳定。我是对的吗？例如、如果我设置120ns S+H 而不是75ns、我认为精度会更好。

是的、选择 RC 组件后、ACQPS 持续时间将是调整误差的主要方法。

[´re user="Bernardo de Riva"]安托维尔认为它会限制误差的一个原因是我们没有对从0到3V 变化的方波信号或信号进行非常快的采样，我想这也会减少误差，因为 CS 在任何情况下都不会完全插入。

正确、TRM 文档中的指南往往是保守的、因为它们假定了最坏情况下的电压摆幅。 Ch 起始值与输入引脚之间较小的电压差将显著降低估算误差。

C2000™︎ 微控制器（参考译文帖）

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