模数转换器 (ADC)
最新课程
- TI 高压研讨会
- 从零开始学 PSpice® for TI 仿真工具 - 手把手操作实训课程
- 高压系统功能安全简介
- 揭秘高压应用安规中的电气间隙和爬电距离
- 管理微型逆变器中的电源转换挑战
- 比较三相工业系统的交流/直流电源转换拓扑
- 隔离认证概述及其对高压设计的意义
- 在基于 GaN 的电源中实现钛金级效率
- 提高 800V SiC 牵引逆变器效率和功率密度的主要设计注意事项
- 如何设计安全可靠和高效的储能系统
热门课程
2.4.2 使用软件验证仪表放大器输入共模范围
欢迎参加 TI 高精密实验室
本节将讨论使用仪表放大器
驱动 SAR 型 ADC 的设计考虑
下面我们讨论如何使用软件
来得到任意条件下的共模和摆幅的关系
软件的界面如图所示
这个软件可以计算不同条件下
仪表放大器的输出范围
首先选择你使用的放大器
然后输入供电电压、增益和参考电压
点击绘制按钮
然后输入共模电压
注意到共模电压为纵坐标轴
而输出电压为横坐标轴
而输出电压为横坐标轴
选择的共模电压为一条绿色的水平线
输出摆幅的限制就是绿色的线条和
红色与白色线条的交点
并且这个交点的值也会显示在
输出最大和最小两个文本框里面
可以看到输出摆幅是 -14.8 到 14.2V
这个范围大于 ±10V
所以设计不会有摆幅的限制
通常 INA 电路遇到最多的问题
就是摆幅限制的问题
所以设计的时候
使用这个软件工具确认一下
非常有帮助
非常有帮助
我们换一种单极性输入的电压模式来讨论
例如 1mV 到 20mV 的输入范围
需要使用仪表放大器转换为 ±50V
通过仪表放大器的输入输出关系公式
输入差分电压为 20mV
输出最大电压
最小为 20V 的峰峰值
所以增益还是 1000
那么问题来了
输入 21mV 的电压
放大 1000 倍
输出将会是 21V
而我们需要 10V
所以通过调节参考电压来实现
通过分析计算发现
参考电压为 -11V 的时候
可以调节到 ±10V 的范围
-11V 的基准电压
可以通过电阻分压器和运放
缓冲器来实现
为啥要用缓冲器呢
因为 INA 的 REF 端为低阻抗节点
直接使用分压器会产生误差
再来看一个违反共模限制的例子
这个电路的目的是将 0 到 10mV 的信号
转换为 0 到 10V
电路的应用测量是
12V 电源轨的高边电流
将输入条件输入到软件中发现
当共模电压为 12 V的时候
输出摆幅仅仅为 ±6.4V
所以这样的配置
放大器得不到 0 到 10V 的输出摆幅范围
可能需要重新选择其他的 INA 实现
前面讨论了使用 INA 驱动带有 PGA 的
SAR 型 ADC 的方法
因为 PGA 本身就是一个高速的缓冲器
使用 INA 驱动没有问题
但是如果 INA 驱动
低成本高精度的开关电容输入型的 SAR 型 ADC
就需要级联一个额外的高速缓冲器
这里使用了 OPA320
这个高速缓冲器是为
内部的采样保持电路服务的
后面我们会做进一步的讨论
是关于如何选择缓冲器和 RC 电路
好的，本章节就到这里
你也可以通过检测题来提高您对本章节的理解
-
未学习 1.1 数据转换器介绍 - 直流参数
-
未学习 1.2 数据转换器介绍 - 交流和直流参数
-
未学习 2.1 数据转换器介绍 - SAR型ADC输入类型
-
未学习 2.2.1 单端驱动电路分析
-
未学习 2.2.2 反向配置与轨对轨放大器的交越失真
-
未学习 2.3.1 交越失真实验所需硬件软件
-
未学习 2.3.2 交越失真实验软件设置
-
未学习 2.3.3 交越失真实验结果
-
未学习 2.4.1 仪表放大器输入范围计算
-
未学习 2.4.2 使用软件验证仪表放大器输入共模范围
-
未学习 2.5.1 全差分放大器及失真
-
未学习 2.5.2 全差分驱动电路设计
-
未学习 3.1 误差分析背后的统计学知识
-
未学习 3.2 理解与校准ADC系统的偏移和增益误差
-
未学习 3.3 使用蒙特卡罗SPICE工具进行误差统计分析
-
未学习 4.1 计算ADC系统的总噪声
-
未学习 4.2 动手实验-ADC噪声
-
未学习 4.3 ADC 系统中的噪声
-
未学习 4.4 ADC 噪声测量、方法和参数
-
未学习 4.5 低速 Δ-Σ ADC 的系统噪声性能
-
未学习 4.6 分析和计算 ADC 系统中的噪声带宽——多级滤波器
-
未学习 4.7 分析和计算 ADC 系统中的噪声带宽——数字滤波器
-
未学习 4.8 增益对噪声、ADC FSR 和动态范围的影响
-
未学习 4.9 计算放大器 + ADC 总噪声：设计示例
-
未学习 4.10 ADC 系统中的参考噪声简介
-
未学习 4.11 参考噪声对信号链性能的影响
-
未学习 4.12 降低参考噪声
-
未学习 5.1 频域介绍
-
未学习 5.2 快速傅立叶变换及加窗函数
-
未学习 5.3 改善频率指标的方法：相干采样及滤波
-
未学习 5.4 混叠及抗混叠滤波器
-
未学习 5.5 实验 - 混叠和抗混叠滤波器
-
未学习 6.1 SAR ADC及其器件选型
-
未学习 6.2 驱动放大器的选型和验证
-
未学习 6.3 建立SAR ADC的仿真模型
-
未学习 6.4 如何计算RC滤波器的值
-
未学习 6.5 最终的仿真验证
-
未学习 6.6 滤波器RC选型的理论计算方法
-
未学习 6.7 R-C组件选择背后的数学
-
未学习 7.1 电压基准概述
-
未学习 7.2 参考驱动器拓扑概述
-
未学习 7.3 了解SAR参考输入模型
-
未学习 7.4 开发SAR输入参考模型
-
未学习 7.5 驱动参考实验
-
未学习 7.6 ADC：SAR 基准输入 - CDAC
-
未学习 8.1 SAR ADC功率调节
-
未学习 8.2 动手实验 - 系统功率调节
-
未学习 9.1 EOS和ESD
-
未学习 9.3 向TINA 导入二极管PSpice模型
-
未学习 9.4 通过高压放大器保护低压ADC
-
未学习 9.5 保护低压ADC-改进的解决方案
-
未学习 9.6 用TVS二极管保护ADC
-
未学习 9.7 用TVS二极管保护ADC –改进的解决方案
-
未学习 10.1 了解和比较高速模数（ADC）和数模转换器（DAC）转换器架构
-
未学习 10.2 抖动对高速模数转换器（ADC）信噪比（SNR）的影响
-
未学习 10.3了解高速数据转换器中的信噪比（SNR）和噪声频谱密度（NSD）
-
未学习 10.4 带宽与频率 - 子采样概念
-
未学习 10.5 高速数据转换器中的采样率与数据速率，抽取（DDC）和插值（DUC）概念
-
未学习 10.6 频率和采样率规划：了解高速ADC中的采样，奈奎斯特区，谐波和杂散性能
-
未学习 10.7 高速数据转换器信号处理：真实和复杂的调制
-
未学习 （中文）11.1 ADC 系统中的噪声
-
未学习 （中文）11.3 ADC 噪声测量、方法和参数
-
未学习 （中文）11.4 低速 Δ-Σ ADC 的系统噪声性能
-
未学习 （中文）11.5 分析和计算 ADC 系统中的噪声带宽——多级滤波器
-
未学习 （中文）11.6 分析和计算 ADC 系统中的噪声带宽——数字滤波器
-
未学习 （中文）11.7 增益对噪声、ADC FSR 和动态范围的影响
-
未学习 （中文）11.8 计算放大器 + ADC 总噪声：设计示例
-
未学习 （中文）11.9 ADC 系统中的参考噪声简介
-
未学习 （中文）11.10 参考噪声对信号链性能的影响
-
未学习 （中文）11.11 降低参考噪声
-
未学习 动手实验：放大器稳定和电荷桶滤波器设计
-
未学习 无需放大器即可驱动 SAR ADC
-
未学习 外部EOS保护装置
-
未学习 (中文)5.5 实验 - 混叠和抗混叠滤波器
-
未学习 (中文)6.7 R-C组件选择背后的数学
-
未学习 (中文)7.1 电压基准概述
-
未学习 (中文)7.3 SAR 基准输入 - CDAC
-
未学习 (中文)7.4 了解SAR参考输入模型
-
未学习 (中文)7.5 开发SAR输入参考模型
-
未学习 (中文)7.6 驱动参考实验
-
未学习 (中文)8.1 SAR ADC功率调节
-
未学习 (中文)8.2 动手实验 - 系统功率调节
-
未学习 (中文)9.1 EOS和ESD
-
未学习 (中文)9.3 向TINA 导入二极管PSpice模型
-
未学习 (中文)9.4 通过高压放大器保护低压ADC
-
未学习 (中文)9.5 保护低压ADC-改进的解决方案
-
未学习 (中文)9.6 用TVS二极管保护ADC
-
未学习 (中文)9.7 用TVS二极管保护ADC –改进的解决方案
-
未学习 (中文)10.1 了解和比较高速模数（ADC）和数模转换器（DAC）转换器架构
-
未学习 (中文)10.2 抖动对高速模数转换器（ADC）信噪比（SNR）的影响
-
未学习 (中文)10.3 了解高速数据转换器中的信噪比（SNR）和噪声频谱密度（NSD）
-
未学习 (中文)10.4 带宽与频率 - 子采样概念
-
未学习 (中文)10.5 高速数据转换器中的采样率与数据速率，抽取（DDC）和插值（DUC）概念
-
未学习 (中文)10.6 频率和采样率规划：了解高速ADC中的采样，奈奎斯特区，谐波和杂散性能
-
未学习 (中文)10.7 高速数据转换器信号处理：真实和复杂的调制
