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5.4 如何计算RC滤波器的值

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Hello,大家好 欢迎来到 TI Precision Lab 网络培训课程 本次课程主要介绍如何找到 SAR ADC 外部滤波电路的 RC 值 第七步是关于 如何去细调滤波电路的 RC 值 首先在之前的视频中我们有提到过 通过 ADC 的计算工具 我们可以得到一个粗略的滤波电路和 和驱动电路运放的一个参数范围 由图中我们可以看到 这里给出了一个滤波电容 和滤波电阻的一个范围 以及所需要的运放的一个 增益带宽积的参数 但这个参数是一个粗略的参数 那我们基于这些参数 如何找到一个最优的一组参数 这是我们接下来所讨论的问题 首先这里介绍一下 是一个压控电阻的概念 那这个电阻不是一个固定电阻 它的阻值是可以随着电压的变化来变化 那么这里我们是需要使用 TINA 模型 仿真工具当中的一个参数扫描的功能 首先点击红色框内的按钮 来进行参数扫描的功能 使能参数扫描的功能 然后在原理图中选择 需要扫描参数的按键 那这里我们选择的是滤波电路的电阻 然后所产生的对话框中点击右侧的按钮 可以产生如右侧所示的一个对话框 在这个对话框中我们可以设置 参数扫描的起始值和最终值以及扫描的点数 那这里可以看到 我们将滤波电阻设置成 我们将滤波电阻设置成 4.1Ω 到 32.5Ω 之间 那扫描的点数总共有十个 那么我们点击瞬态仿真模型 那么可以产生右侧一组波形 通过调整 X 和 Y 轴的范围 我们可以得到的一个精细 一个放大的一个波形图 这里在时间轴的调节上注意 我们需要忽略第一个转换周期 从第二个转换周期开始 可以看到是从 1μs 到 2μs 的一个放大范围 那放大之后我们就可以看到 误差电压在不同导通电阻的取值上 所产生的不同的误差电压的波形 那可以看到导通电阻越小 误差电压的超调会越大 阻尼系数会越小 导通电阻 滤波电阻越大 所产生的阻尼系数越高 超调也会越小 那么这里我们所最关注的是 在采样阶段结束时 误差电压的大小 通过删除比较大超调的几个波形 可以看到更细化的一些波形 那么我们可以将纵坐标缩小到正负 100mV 这样我们可以看到 更容易看到更加细节的一些东西 那我们可以增加一个叫 Legend 的功能 首先点击红色框内的按钮 可以产生一个 X 和 Y 轴的这样的一个坐标 X 轴是时间轴 那么我们可以将时间轴选择在 1.29μs 这是采样周期结束时的时刻 那通过点击左侧红色按钮 可以产生在这个时刻下 不同的波形对应的误差电压的值 也就是 Y 轴的值 那么放大来看的话,我们 选择最好的误差电压最小的三组参数 当然超调电压比较大的 我们是需要放弃的 那从这里可以看到 我们将选择 19.9Ω 到 26.2Ω 的这个范围 作为最优的一个滤波电阻的范围 那接下来我们将之前的这部分重新做一下 那这里是用一个更小范围的滤波电阻 那我们将滤波电阻的这个扫描范围 从19点设置为 19.9Ω 到26.2Ω 扫描的次数同样是十次 那么通过右侧的扫描结果我们可以看到 在电阻值在 24.1Ω 到 25.5Ω 之间 所产生的误差电压是最小的 那接下来我们需要的是用标准的 电阻值来去进行扫描 同样在这个对话框中 我们选择 list 这种模式 在产生的参数输入栏中 我们选择24.3, 24.9, 25.5 我们选择24.3, 24.9, 25.5 三个电阻值来进行参数扫描的仿真 通过仿真结果我们可以看到 电阻值 滤波电阻的电阻值在 24.9Ω 的情况下 所产生的误差电压是最小 这里是 3.9 μV 是远远小于 1/2 LSB 也就是 38.155μV 的电压 所以我们这里将滤波电阻选为 24.9Ω 那接下来我们将关闭参数扫描的功能 同样点击上方的这个按钮 然后将压控电阻删除 取而代之的是用 24.9Ω 固定电阻 这里将产生一个最终的一个电路模型 那如果我们在之前的这个过程当中 如果没有找到满足误差要求的 一组参数该怎么办呢 首先我们可以去在有效的范围内调整 滤波电容的大小 其次 我们可以选择一个带宽更高的运放 然后重新做这种仿真 来找到合适的滤波电阻的参数 这是一个测试结果和仿真结果的对比分析 左上方是通过 ADC 的数据手册中 得到的查到的真实的测试结果 包括信噪比和 THD 的参数 左侧下方是 TINA 仿真模型的一个仿真参数 那右侧是通过仿真所得到的 信噪比和 THD 的结果 通过对比可以发现 仿真所产生的结果 是跟数据手册上是一致的 甚至还稍微再好一些 那在接下来的视频中 我们将讨论第八步 最终的一个仿真 好,谢谢大家

Hello,大家好

欢迎来到 TI Precision Lab

网络培训课程

本次课程主要介绍如何找到

SAR ADC 外部滤波电路的 RC 值

第七步是关于

如何去细调滤波电路的 RC 值

首先在之前的视频中我们有提到过

通过 ADC 的计算工具

我们可以得到一个粗略的滤波电路和

和驱动电路运放的一个参数范围

由图中我们可以看到

这里给出了一个滤波电容

和滤波电阻的一个范围

以及所需要的运放的一个

增益带宽积的参数

但这个参数是一个粗略的参数

那我们基于这些参数

如何找到一个最优的一组参数

这是我们接下来所讨论的问题

首先这里介绍一下

是一个压控电阻的概念

那这个电阻不是一个固定电阻

它的阻值是可以随着电压的变化来变化

那么这里我们是需要使用 TINA 模型

仿真工具当中的一个参数扫描的功能

首先点击红色框内的按钮

来进行参数扫描的功能

使能参数扫描的功能

然后在原理图中选择

需要扫描参数的按键

那这里我们选择的是滤波电路的电阻

然后所产生的对话框中点击右侧的按钮

可以产生如右侧所示的一个对话框

在这个对话框中我们可以设置

参数扫描的起始值和最终值以及扫描的点数

那这里可以看到

我们将滤波电阻设置成

我们将滤波电阻设置成

4.1Ω 到 32.5Ω 之间

那扫描的点数总共有十个

那么我们点击瞬态仿真模型

那么可以产生右侧一组波形

通过调整 X 和 Y 轴的范围

我们可以得到的一个精细

一个放大的一个波形图

这里在时间轴的调节上注意

我们需要忽略第一个转换周期

从第二个转换周期开始

可以看到是从 1μs 到 2μs 的一个放大范围

那放大之后我们就可以看到

误差电压在不同导通电阻的取值上

所产生的不同的误差电压的波形

那可以看到导通电阻越小

误差电压的超调会越大

阻尼系数会越小

导通电阻

滤波电阻越大

所产生的阻尼系数越高

超调也会越小

那么这里我们所最关注的是

在采样阶段结束时

误差电压的大小

通过删除比较大超调的几个波形

可以看到更细化的一些波形

那么我们可以将纵坐标缩小到正负 100mV

这样我们可以看到

更容易看到更加细节的一些东西

那我们可以增加一个叫 Legend 的功能

首先点击红色框内的按钮

可以产生一个 X 和 Y 轴的这样的一个坐标

X 轴是时间轴

那么我们可以将时间轴选择在 1.29μs

这是采样周期结束时的时刻

那通过点击左侧红色按钮

可以产生在这个时刻下

不同的波形对应的误差电压的值

也就是 Y 轴的值

那么放大来看的话,我们

选择最好的误差电压最小的三组参数

当然超调电压比较大的

我们是需要放弃的

那从这里可以看到

我们将选择 19.9Ω 到 26.2Ω 的这个范围

作为最优的一个滤波电阻的范围

那接下来我们将之前的这部分重新做一下

那这里是用一个更小范围的滤波电阻

那我们将滤波电阻的这个扫描范围

从19点设置为 19.9Ω 到26.2Ω

扫描的次数同样是十次

那么通过右侧的扫描结果我们可以看到

在电阻值在 24.1Ω 到 25.5Ω 之间

所产生的误差电压是最小的

那接下来我们需要的是用标准的

电阻值来去进行扫描

同样在这个对话框中

我们选择 list 这种模式

在产生的参数输入栏中

我们选择24.3, 24.9, 25.5

我们选择24.3, 24.9, 25.5

三个电阻值来进行参数扫描的仿真

通过仿真结果我们可以看到

电阻值

滤波电阻的电阻值在 24.9Ω 的情况下

所产生的误差电压是最小

这里是 3.9 μV

是远远小于 1/2 LSB

也就是 38.155μV 的电压

所以我们这里将滤波电阻选为 24.9Ω

那接下来我们将关闭参数扫描的功能

同样点击上方的这个按钮

然后将压控电阻删除

取而代之的是用 24.9Ω 固定电阻

这里将产生一个最终的一个电路模型

那如果我们在之前的这个过程当中

如果没有找到满足误差要求的

一组参数该怎么办呢

首先我们可以去在有效的范围内调整

滤波电容的大小

其次

我们可以选择一个带宽更高的运放

然后重新做这种仿真

来找到合适的滤波电阻的参数

这是一个测试结果和仿真结果的对比分析

左上方是通过 ADC 的数据手册中

得到的查到的真实的测试结果

包括信噪比和 THD 的参数

左侧下方是 TINA 仿真模型的一个仿真参数

那右侧是通过仿真所得到的

信噪比和 THD 的结果

通过对比可以发现

仿真所产生的结果

是跟数据手册上是一致的

甚至还稍微再好一些

那在接下来的视频中

我们将讨论第八步

最终的一个仿真

好,谢谢大家

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5.4 如何计算RC滤波器的值

所属课程:TI 高精度实验室 – ADC系列视频 发布时间:2018.03.15 视频集数:28 本节视频时长:9:50
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