類別;您可能會把模數(shù)轉換器或者數(shù)模轉換器缺少輸出穩(wěn)定性的原因歸咎于實際轉換器本身,。畢竟,這類器件都非常復雜,。但是,,請不要太早下結論,因為轉換器周圍的電路或許才是真正的罪魁禍首,。這種電路包括一個電壓參考,,它對轉換器性能的改變要超出您的想象。
在您對轉換器的初始評估中,,您可能還沒有看到電壓參考的副作用,。在過去,我的ADC或DAC評估順序是先確定轉換器的數(shù)字接口狀態(tài)良好,,然后檢查轉換器的輸出是否普遍代表輸入信號,。之后,我再查看零輸入(轉換器噪聲),。在您測得ADC噪聲后,,便可將輸入短路接地。利用DAC,,您可以將數(shù)字輸入編程為模擬零輸出,。
此類噪聲測試花費了大量的時間來驗證和評估,但是我從來沒有想過使用滿量程輸入來檢查轉換器的噪聲,。那個時候,對我來說這樣做實際上似乎是多余的,。唉,,我真是錯失良機啊!
您會在哪里尋找ADC或DAC電壓參考誤差呢?回答這個問題的關鍵在這些器件的傳輸函數(shù)里,。圖1中,這些函數(shù)右手邊的分子為輸入信號次數(shù)2N(N為轉換器位數(shù)),,而分母為以伏特為單位的電壓參考慮級,。2N和VREF值均為常量。電壓參考值的影響與其誤差一起隨輸入信號增加而增加,。
圖1 DOUT=ADC輸出碼的十進制表示,,AIN=ADC輸入電壓,2N=ADC和DAC精度,,VREF=伏特為單位的電壓參考,,DIN=輸入數(shù)字碼的DAC十進制表示。
對您的數(shù)據(jù)轉換器電壓參考進行分析和評估的最佳方法是使用滿量程輸出信號,。帶偏移誤差的電壓參考可產(chǎn)生ADC或DAC增益誤差,。如果您的電壓參考存在噪聲,或者稍有不穩(wěn)定,,則您還會看到這種噪聲或不穩(wěn)定,,它們大多數(shù)都產(chǎn)生在轉換器輸出滿量程時。
ADC的模擬輸出或DAC的數(shù)字結果,,只能與您電路的電壓參考一樣好,。因此,這里有一些您在選擇您的電壓參考源時需要注意的小技巧,。
在您轉換器的電壓參考引腳處使用系統(tǒng)電源電壓僅適合于最多8位,。請思考電源電壓來自何處。例如,,DC/DC或開關轉換器產(chǎn)生較好的電路DC輸出,。然而,它們一般都有一個內(nèi)部開關網(wǎng)絡,,其會產(chǎn)生DC信號的噪聲,。即使您在實施低通濾波時,DC/DC轉換器內(nèi)部開關動作的雜質(zhì)也可能會直接傳輸給您的ADC或DAC器件的輸出,。您也可能會嘗試在DC/DC或開關轉換器后面使用一個線性穩(wěn)壓器,。線性穩(wěn)壓器電源抑制和輸出噪聲水平得到不斷改善,但您會發(fā)現(xiàn)10位以上時您還是會碰到許多問題,。
您轉換器的電壓參考引腳的一個更危險源是您計算機的USB接口,。USB接口的電源電壓有依附在其上面的計算機數(shù)字噪聲。這對模擬,、混合信號器件來說并不是一個好的環(huán)境,。
就高精度ADC和DAC而言,最好的電壓參考策略是以一個低噪聲,、穩(wěn)定,、獨立的參考作為您設計的開始,。對于您的轉換器參考電壓設計來說,不存在一個普遍通用的解決方案,。