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[参考译文] ADS1158:ADS1158 MUX 连接

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1158
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/808919/ads1158-ads1158-mux-connections

器件型号:ADS1158

您好!  

我在 ADS1158的 MUX OUT 和 ADC IN 引脚之间连接了一个缓冲器。 对于抗混叠、我想将 RC 放置在之前的 ADCIN 引脚之前。 放置 RC 或应该放置在缓冲器之前的最佳位置。 数据表中还提到、在 ADCIN 引脚之前需要有一个电容器(设置为2.2nF)。 该值是否可以增加到本身2.2uF、这会对性能产生任何影响?

理想情况下、我希望使用 RC 滤波器来实现抗混叠、因此、我想在 ADCIN 引脚之前有一个缓冲器、后跟一个 RC (2.2uF、10欧姆)。  

提前感谢!  

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    您好、tedex45、

    从抗混叠和噪声的角度来看、在缓冲器之后和模拟输入之前放置一个电容器是最佳位置。 它将有助于滤除一些运算放大器噪声、并提供输入信号的抗混叠功能。

    将电容器直接放置在缓冲器的输出端的缺点是、它会使运算放大器不稳定。 如果没有某种补偿技术(如"隔离电阻器" )、许多运算放大器将无法驱动2.2uF 的负载(有关参考信息、请参阅 training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps

    在使该滤波电容器更大时、补偿和稳定运算放大器会更加困难、您很可能最终会得到时间常数大得多的 RC 电路。 因此、当通过 ADS1158的多个通道进行多路复用时、您需要考虑该 RC 时间常数的长度、并确保在您在下一个 ADC 通道上开始新的转换之前该时间常数已足够稳定。 请记住、要将 RC 电路充电至20位精度水平(即99.999917%)、需要大约14个时间常数、具体计算公式为:分辨率(#位)= log2 (e^n)、其中"n"是时间常数的数量。

    另一个考虑因素是使用的电容器类型。 当您增大电容器尺寸时、通常必须使用电容器、其介电材料具有较高的介电常数、以便能够在类似尺寸的 SMT 封装中实现该电容。 在改变电介质时、您将开始发现电介质常数较高的电容器容易泄漏、并且会出现线性问题(由于电容的电压和温度系数增加)。 因此、每当过滤敏感的模拟信号(尤其是在 THD 性能很重要的交流信号下)时、我会尝试粘附 C0G 型电容器、这意味着在0603尺寸封装中限制在大约15nF、在0805中限制在47nF、 或1206尺寸封装中的120nF (自上次搜索 Digi-Key 以来、至少这些是我遇到的限制)。

    我希望这会有所帮助!

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    尊敬的 Chris:  

    非常感谢您的详细回答。 我想这就是我将在将 ADC 运行到其最大转换速度时遇到的问题、同时仍有99.9999%的稳定值。 在这种情况下、我将如何设计 AA 滤波器、因为在4Mhz (奈奎斯特频率)下、我需要至少96dB 的衰减。 为了实现这一点、我需要5kHz 的极点、从而为我提供一个大电容值。 增大电阻值会导致不稳定的结果、在这种情况下、我是否受到稳定性限制的限制?  

    另外、出于兴趣、" ADC 输入端的2.2nF 电容器需要旁路 ADC 采样电流"的意思是什么、如果没有电容器会发生什么情况 (由于在 BYPASS=0情形中、当然没有电容器、因此该电容器是否仅在两者之间存在有源电路时才变得重要?

    谢谢!  

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    您好、tedex45、

    如果您绘制出 ADS1158的数字滤波器响应超过4MHz、您会注意到大约4MHz 是 ADC 的数字滤波器提供最大衰减(>180dB)的地方、这是 ADC 最快的数据速率(125kSPS)。 降低数据速率只会进一步衰减4MHz 信号。

    抗混叠滤波器实际上仅用于抑制频率约为8MHz 的调制器采样率的信号、其中数字滤波器通带重复。

    (供参考:所示 RC 滤波器响应适用于200 Ω 和1nF、单极 LPF)

    如果您需要更多的模拟衰减、那么我会考虑使用两级 RC 滤波器、从而避免较大的 R 和 C 值(当然、请注意不要过多地加载第一级 RC 滤波器)。 此外、您始终可以在运算放大器或多路复用器输入之前添加电容器、以帮助实现抗混叠。 但是、使用 Delta-Sigma ADC、您通常可以使用单极 RC 滤波器来实现抗混叠。

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    谢谢 Chris、他非常乐于助人! 关于在 ADCIN 输入之前需要2.2nF 电容器的最后一个问题。 为什么需要该电容器、因为 ADC 中已经有一个采样电容器?  

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    您好、tedex45、

    ADC 的采样电容器是开关电容器电路的一部分、可生成瞬态电流负载。 外部2.2nF 电容器充当去耦电容器(即更改电容器)、有助于为这些瞬态电流提供所需的电荷;允许您使用较低带宽的缓冲器来驱动 ADC 输入。