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关于模拟数据采集的设计权衡的分析与研究
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-14 14:36:06




  
这个系统错误可以很容易被测试。将一个复用数据采集系统中的两个相邻通道(如通道 0 和 1)连接到接近系统输入极限的 DC 电压上,如 +10V 和 -10V。接下来,在两个输入通道之间进行交替采样。开始对每个通道进行几次采样,并逐渐转为每通道一次采样,然后切换通道。
  
如果时间常数快于采样速率,则应看到二分之一采样速率的一个方波。但如果时间常数过长,则所得到的是一个类似的三角波,因为通道之间有电荷注入。


  
Analog Devices 公司的 Hyde 说:“Ron 应不大于几欧姆。数百欧的导通电阻对今天的多数数据采集应用而言太大了。”而 National Instruments 的 Orozco 主张,数百欧并不太大,因为上游运放有高输入阻抗。
  
Hyde 还指出,复用器的导通电阻会根据系统输入信号的幅度而变化。如果将通道从一个电压轨变到另一个电压轨,就需要了解通道的 RC 时间常数。当 Ron 随电压变化时,通道电容会产生一个随频率变化的阻抗。这些阻抗与电容一起构成了一个可变的低通滤波器,并造成失真。
  
Hyde 说:“通道必须落在 ADC 精度极限内,以防止电荷导致的错误。”新复用器的电容小于较老型号,他补充说。
  
技术数据
  
在设计数据采集系统时,当然要依赖于 ADC、运放和电压基准的数据手册。元器件制造商也会为自己的元件提供其他有价值的资源,如参考设计板(图 5)。通常情况下,可以购买一块参考设计板来评估元件,然后再将它们设计到自己的系统里。
  
数据手册也提供了设计与布局信息,但 Keithley 的 Cawley 发现,数据手册上的信息和参考设计板可能不一致。在设计一个 500 k 采样/秒、18 位的数据采集系统时,Cawley 使用数据手册中的设计信息,不过发现 ADC 产生的噪声在 3 与 7 LSB 之间(5 ?V/LSB)。他说:“当我转用参考设计推荐的布局时,噪声跌到了 1 LSB 内。该参考设计在 QFP 器件下用了四层接地。用 9 个通孔连接接地层,但数据手册用了一根从 ADC 到一只旁路电容的走线,而没有用接地层。”
  
模拟 IC 制造商为 ADC 的设计提供了丰富的技术信息,无需支付费用就可以找到应用说明、数据手册、在线研讨会、技术论文,以及仿真软件等。

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