模数转换器 (ADC)

6.4 如何计算RC滤波器的值

Loading the player...

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