一文介紹ADC的DC指標(biāo)

第第頁一文介紹ADC的DC指標(biāo)（ADC）(（Analog）DigitalConver（te）r)用來將連續(xù)的（模擬）（信號）轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字信號，從而將數(shù)字信號給處理器進(jìn)一步作數(shù)字域的處理。本章以SAR（AD）CADS8688為例介紹A（DC）的DC指標(biāo)。

1.InputCapacitance對于SARADC來說，（芯片）內(nèi)第一級結(jié)構(gòu)是采樣保持電路，如下圖的（RS）H和CSH構(gòu)成。

通過ADS8688的數(shù)據(jù)手冊描述(如上圖)：

Duringsampling(采樣周期)：當(dāng)進(jìn)行采樣時，輸入端的SampleandHold開關(guān)閉合，Ci=75pF,輸入信號通過RSH對CSH進(jìn)行充電，CSH對輸入端信號進(jìn)行采樣保持。Duringconversion(轉(zhuǎn)換周期)：在保持(轉(zhuǎn)換)模式下，輸入端的SampleandHold開關(guān)斷開，ADC開始轉(zhuǎn)換采樣的信號。在保持模式下輸入（電容）等于輸入（ESD）（二極管）的寄生電容，這里ADS8688是5pF。

對于ADC的輸入電容，可以明確前級運放驅(qū)動的容性負(fù)載值大小。

（運算放大器）穩(wěn)定性-雙反饋回路

2.Inputlmp（eda）nceADC的輸入阻抗與內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)，有的ADC內(nèi)部集成PGA，有的在輸入直接加大電阻。下圖是ADS8688的內(nèi)部輸入阻抗示意圖，輸入端添加了1MΩ的大電阻。

知道了ADC輸入阻抗后，在ADC輸入的前端很多（工程師）會外加電阻(抗混疊RC)，都需要小心了。因為這個額外增加的外部電阻會與ADC的輸入阻抗形成分壓（網(wǎng)絡(luò)），從而使得ADC的實際輸入變成：

VIN×ADC輸入阻抗/(ADC輸入阻抗+外部電阻)

3.ReferenceInputVoltage參考電壓在ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換的過程扮演著橋梁的作用，為ADC的輸入模擬電壓提供一個恒定參考。如下圖是ADS8688的FSR(Full-scaleinputrange),輸入模擬量以參考電壓為基準(zhǔn)確定。

ADC在系統(tǒng)設(shè)計合理的情況下其全溫度范圍內(nèi)的精度主要受參考電壓的影響。ADS8688內(nèi)置電壓基準(zhǔn)4.096V(TYP)。其溫飄10ppm/℃(MAX),即當(dāng)工作溫度變化范圍100℃時將會帶來基準(zhǔn)電壓0.1%的精度誤差。(這部分需要確認(rèn)是否滿足整體設(shè)計目標(biāo)，一般核算的整體精度誤差最好滿足設(shè)計目標(biāo)的30%~50%。)

對于需要外加參考的ADC，首先確認(rèn)ADC參考電壓的輸入范圍，例如下圖的ADS1255。其參考電壓范圍支持0.5~2.6V工作，外部電壓基準(zhǔn)IC可選REF30xx系列小于2.6V的擋位。如需更高精度可選REF50XX系列。

4.OffsetError

OffsetError(偏置誤差)是指實際ADC的傳遞函數(shù)與理想ADC的傳遞函數(shù)在零點到最低有效位(LSB)測量的轉(zhuǎn)換之間的偏差。簡單理解就是實際的輸出碼值-輸入模擬量曲線與理想曲線在零點的偏移量。

如下圖，IdealADC是理想ADC的函數(shù)關(guān)系，ActualADC是實際ADC的輸入輸出關(guān)系。第一個碼值轉(zhuǎn)換(從000到001)實際與理想的偏移值就是offseterror。

5.G（ai）nError

GainError增益誤差是實際ADC的傳遞函數(shù)與理想ADC的傳遞函數(shù)在最大碼值即滿量程處的偏差。

6.DNL(Differen（ti）alNon-（linear）ity)差分非線性(DNL)定義為實際傳遞函數(shù)和理想傳遞函數(shù)之間的最大和最小步長差。

當(dāng)DNL小于±1LSB不會產(chǎn)生誤碼，(一般設(shè)計系統(tǒng)指標(biāo)的分辨率是遠(yuǎn)大于一個LSB的)，如下是ADS8688的DNL。

7.INL(IntegralNon-linearity)

積分非線性(INL)定義為實際曲線和理想曲線之間的最大垂直差。它表示實際曲線與理想傳遞曲線的偏差量。

通過描述DNL與INL的曲線對比可以發(fā)現(xiàn)，DNL的分布決定了ADC的INL。負(fù)的DNL將實際曲線升高到理想曲線之上，對應(yīng)此處的INL是正的。如下是ADS8688的INL。

通過以上對