泰安网站推广,装修公司前十强排名榜,庄河网站建设公司,道滘做网站本文学习于TI 高精度实验室课程#xff0c;介绍如何选择 SAR 或 delta-sigma 型 ADC。 文章目录 一、选型决策树二、特定传感器的应用三、需要 DC 精度但分辨率较低的应用四、需要 DC 精度且分辨率较高的应用五、极低噪声的 DC 精密测量六、需要捕获瞬态信号值的应用七、需要高…本文学习于TI 高精度实验室课程介绍如何选择 SAR 或 delta-sigma 型 ADC。 文章目录 一、选型决策树二、特定传感器的应用三、需要 DC 精度但分辨率较低的应用四、需要 DC 精度且分辨率较高的应用五、极低噪声的 DC 精密测量六、需要捕获瞬态信号值的应用七、需要高带宽和低延迟的应用八、尺寸、功耗和易用性等因素的考虑九、总结 一、选型决策树
下图是本文介绍的整个决策树。 二、特定传感器的应用
决策树从特定于传感器的输入开始。有许多 delta-sigma 转换器专门用于测量特定类型的传感器如包括 RTD、热电偶和称重秤这些传感器的专属 ADC 通常具有很多集成功能有助于测量特定传感器。例如RTD 解决方案将包括精密激励电流源。热电偶通常具有开路传感器检测和用于冷结补偿的本地温度传感器。通常这些类型的转换器针对直流信号进行了优化并且具有高分辨率。在大多数情况下这种应用将使用 delta-sigma 进行测量。 当较低分辨率系统就足够并且需要快速扫描速率时SAR 可用于测量传感器输出。 下图显示了一个示例其中多个热电偶通过多路复用器连接到分立 PGA 和 SAR 转换器。多路复用器和 PGA 在这里是分立的前端器件而 delta-sigma 往往集成了这些组件。如前所述delta-sigma 更常用于低频型传感器。 在之前的例子中我们看到一些 delta-sigma 转换器包含用于传感器信号调节的集成功能。然而这并非传感器专用产品所独有的。许多有用的功能可能集成在一起这些功能本质上是通用的。例如一些设备还包括滤波器、电压基准、阈值检测器、可编程增益放大器、振荡器以及 RMS 和 CRC 计算。传统上delta-sigma 转换器往往包含更多集成功能但近期这在 SAR 转换器中也变得很常见如下图所示。 三、需要 DC 精度但分辨率较低的应用
下一个需要考虑的是当前应用是否需要 DC 精度但分辨率较低。对于小于或等于 16 位的转换器SAR 或 delta-sigma 转换器是否更适合测量低频信号事实证明在这种情况下这两种类型的转换器都有很好的选择。
下图中我们重点介绍 delta-sigma 选项。这种 delta-sigma 会使用低延迟数字滤波器来最大限度地降低噪声。它们还经常包括集成多路复用器和 PGA。通常这种转换器被称为通用 delta-sigma ADC。这些设备可以采用非常小的封装并且通常价格较低。 下图展示了通用转换器的 SAR 选项。SAR 转换器的一个优点是它可用于快速获取 DC 输入信号的“快照”然后进入低功耗状态。 此外可能存在一种应用其中系统中的大多数信号都是 DC但有些信号需要更快的采样率。在这种情况下SAR 可能是最佳选择。如果所有输入都是 DC那么您可以根据成本、封装尺寸或其他规格选择任一解决方案。 四、需要 DC 精度且分辨率较高的应用
当检测具有高分辨率要求的直流信号时delta-sigma 转换器通常是最佳解决方案。因为delta-sigma 使用噪声整形和内部数字滤波器来获得非常低的噪声。 此外有些会集成 50 或 60 赫兹抑制滤波器。最后许多 delta-sigma 转换器集成了高阻抗 PGA因此不需要外部放大器如下图所示。 下面看看 SAR 选项。下图展示了用于检测直流信号的更高分辨率 SAR 转换器。通常这种应用会使用 delta-sigma但如果其中一个信号的频率较高或者系统用于拍摄快照并在采样之间保持休眠状态SAR 可能会很有用。 SAR 转换器有高分辨率的型号但通常高分辨率 SAR 不用于检测直流信号。 五、极低噪声的 DC 精密测量
最后对于极低噪声的直流精密测量delta-sigma 转换器是最佳选择。 这些设备的分辨率可达 32 位噪声极低。例如ADS1263 的总集成噪声仅为 7 nVRMS。此外集成数字滤波器可配置为抑制 50 和 60 Hz 噪声如下图所示。 六、需要捕获瞬态信号值的应用
一些测量应用需要在特定时间拍摄瞬态信号的快照以便捕获某些关键事件。例如保护继电器应用需要捕获瞬态故障电压以便激活保护电路。在这种应用中SAR 转换器是最佳选择因为采样和保持输入将在精确的时刻捕获波形。而 delta-sigma 会在一段时间内对多个输入样本进行平均这会引入延迟。 下图说明了 SAR 的快照操作和 delta-sigma 的平均。 当需要测量更高频率的交流信号时可以使用宽带宽 delta-sigma 转换器或 SAR 转换器。不过需要注意的是对于 delta-sigma 转换器将包含具有更高延迟的宽带宽平坦通带滤波器。 延迟本质上是输入信号和数字化输出信号之间的延迟。delta-sigma 的型号只能在延迟时间不重要的应用中使用。例如延迟可能不会影响音频、地震或医学成像应用。
下面我们快速回顾导致延迟的原因。高延迟主要与宽带宽 delta-sigma 转换器有关。SAR 转换器不存在此问题因为它们不包含数字滤波器。 该问题与平坦通带滤波器的实现有关此滤波器具有许多延迟元件每个延迟元件都会引入一个转换周期的延迟。典型的平坦通带滤波器可以具有 50 个或更多周期的延迟。 delta-sigma 转换器可以使用低延迟滤波器但是由于其通带衰减这种低延迟类型的滤波器并不适合用于测量高频信号。因此应用宽带宽 delta-sigma 转换器始终需要考虑延迟。 七、需要高带宽和低延迟的应用
在需要高带宽和低延迟的应用中SAR 转换器是最佳选择。 需要低延迟的一些示例包括控制系统、安全继电器和位置传感器。基本上任何需要对数字化输入信号做出即时响应的应用都应该使用 SAR。 到此完成了在 SAR 和 delta-sigma 转换器之间进行选择的决策树。在许多情况下这两种类型的转换器都是可行的选择。那么如何选择呢 八、尺寸、功耗和易用性等因素的考虑
需要考虑的一些因素包括整体解决方案尺寸、功耗和易用性。有时高度集成的设备中的功能可能非常有用但在其他情况下它们会增加不必要的复杂性。如果想要一个非常简单的转换器没有配置寄存器或其他功能那么某些 SAR 转换器可能是一个不错的选择。 另一方面有时集成功能可以消除对支持外围组件的需求。驱动放大器、电压基准和晶体振荡器会增加系统设计的面积、成本和复杂性。如果将它们集成在一起将非常有帮助。有时性能规格如 SNR 或 THD可能是关键决策标准。在某些情况下ADC 可能已经集成到微控制器中因此转换器拓扑是预先确定的。 九、总结 以上就是 SAR 和 delta-sigma 转换器的介绍和比较。上图总结了选型的三个关键要素。SAR 转换器主要用于捕获瞬态快照和低延迟很重要的 AC 应用。它也是小型通用转换器的不错选择。DC 优化的 delta-sigma 转换器可以具有非常高的分辨率和低噪声。这种转换器通常可用于 RTD 等低频传感器。宽带宽 delta-sigma 转换器可用于许多与 SAR 转换器相同的应用。但是它们不能用于需要低延迟的地方。
