我wo們men首shou先xian假jia定ding這zhe是shi一yi個ge直zhi流liu前qian端duan，拋pao開kai交jiao流liu耦ou合he等deng因yin素su，單dan從cong這zhe個ge采cai樣yang波bo形xing來lai看kan，采cai樣yang端duan明ming顯xian是shi工gong作zuo異yi常chang的de。那na麼me，為wei何he會hui出chu現xian這zhe種zhong情qing況kuang呢ne？

 

ADC模型初探

 

我們先來大致解剖一下 ADC電路參考模型及其驅動電路，通過這個模型來跟大家共同來探討一番
，為了便於做定量分析，我們在文中插入一些公式
，供大家參考。

 

 

 

為了更加直觀，我們刪繁就簡
，重新整理這個電路，單看輸入、采樣端的電路模型，大致如下：

 

 

 

為了簡化設計，我們假設輸入電壓近似於一個直流電源，拋開耦合因素，輸入內阻遠大於采樣電阻，Rin>>Rsh，輸入電容和采樣電容之間的關係用a來表示：

 

 

初始狀態，相對來說Vin向Cin充電相對較小，主要看Cin向Csh充電過程，我們構建電路模型如下圖所示：

 

 

 

根據以上模型，可以大致推導出第1階段輸入電壓和采樣電壓對應方程，以及采樣電容充電時間關係。

 

 

 

當Csh電壓迅速上升到與Cin相當之後，我們忽略Rsh對電路的影響
，我們重新構建第2階段電路模型如下。

 

 

 

此時

，等效電容為輸入電容和采樣電容並聯，根據以上模型
，可以大致推導出輸入電壓和采樣電壓對應方程如下：

 

 

 

此時，根據等效模型，我們可以推導出正常狀態下：

 

 

 

由此
，我們可以畫出采樣端波形大致如下：

 

 

 

根據ADC內nei部bu結jie構gou和he，我wo們men可ke以yi很hen輕qing鬆song的de推tui導dao出chu，第di二er階jie段duan的de時shi間jian遠yuan遠yuan大da於yu第di一yi階jie段duan的de時shi間jian，同tong時shi，我wo們men也ye可ke以yi推tui導dao出chu
，采cai樣yang時shi間jian和he輸shu入ru電dian阻zu必bi須xu滿man足zu：

 

 

 

按照正常采樣，第二階段采樣時間必須要滿足輸入電阻
、輸入電容和采樣電容並聯的乘積關係。如果采樣不足
，又會出現怎樣的情況呢
？在采樣開關斷開之後
，采樣保持階段，由於Cx變小
，輸入電容充電速度明顯加快，此時
，Csh電壓幾乎不變，大致波形應如下（具體推導公式不再列出）：

 

 

 

結合該客戶反饋的測試結果，我們大致判斷出，客戶這個問題是由於在未達到采樣條件時就開始進行ADC采樣並轉換引起。

 

解決方案

 

結合上述電路模型及其推導公式，我們該如何解決此類問題呢？我們給出三種建議：

 

A.   延遲采樣時間
；

B.   加大輸入電容；

C.   增加驅動電路，重構輸入阻抗。

 

實施細節

 

一、延遲采樣
，增加采樣周期

 

這一點不難理解
，隻要采樣速率沒有要求，理論上來說，增加采樣周期，完成ADC轉換完全沒問題

，本文不做重點講解。

 

二、加大輸入電容

 

我們在很多ADC采樣場合都看到ADC輸入前端有一個電容，如果我們設定Rin非常小

，忽略不計
，那麼這個電容有何作用呢？本文中，我們有一個推導公式：

 

 

 

由(you)於(yu)在(zai)每(mei)個(ge)采(cai)樣(yang)周(zhou)期(qi)內(nei)，輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)和(he)采(cai)樣(yang)電(dian)容(rong)的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)都(dou)會(hui)相(xiang)對(dui)固(gu)定(ding)
，如(ru)果(guo)我(wo)們(men)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)輸(shu)入(ru)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)和(he)采(cai)樣(yang)電(dian)容(rong)的(de)比(bi)值(zhi)來(lai)調(tiao)整(zheng)第(di)一(yi)階(jie)段(duan)的(de)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)
，這(zhe)似(si)乎(hu)不(bu)失(shi)為(wei)一(yi)個(ge)好(hao)辦(ban)法(fa)。

 

danshi，dangshurudianyuanfashengbianhuadeshihou

，youyucaiyangdianrongxishounengliyouxian
，caiyangduanshurudianrongxiefangyouhuiyudaoxindenanti。tongshi，duiyugaopinxinhaolaishuo，dianrongyueda
，dengxiaozukanghuigengxiao。

 

所以

，在采樣端引入輸入電容的時候，我們需要非常謹慎，這個電容大多數是用來做高頻分量濾波用的。

 

三、增加驅動能力
，重構輸入阻抗

 

我們再回到第2階段采樣時間這個公式：

 

 

 

如果我們能夠降低輸入阻抗，就會大大縮短采樣時間，目前增加驅動有兩種主流方法：

 

第一種是用變壓器來做驅動電路，這個方法有一個弱點，隻能針對交流信號
，對工作頻率有要求

，需要做匹配設計。

 

另一種方法是用運放做跟隨器，這樣可以大大降低信號端的內阻，大多數模擬前端都采用這種方法來做前端設計。

 

 

 

經jing過guo和he客ke戶hu確que認ren，客ke戶hu後hou來lai采cai用yong運yun放fang做zuo跟gen隨sui驅qu動dong的de方fang法fa，重zhong新xin測ce試shi一yi版ban，測ce試shi采cai樣yang端duan波bo形xing如ru下xia圖tu
，從cong硬ying件jian電dian路lu來lai看kan，應ying該gai找zhao到dao問wen題ti所suo在zai，目mu前qian還hai在zai驗yan證zheng中zhong。

 

 

 

Microchip ADC介紹

 

針對傳感器市場，Microchip推出多種Delta-Sigma ADC，可以滿足多種不同應用需求，特別是這麼缺貨的年代

，

 

MCP356X簡介：

24 bits Delta-Sigma ADC

153.6 kSPS @ 16 bits,19.2 kSPS @ 24 bits

OSR Rang:32-98034

 

VREF 

External VREF rang:0.1V-AVDD

Clock Internal or External

RMS Effective Resolution: Up to 23.3 bits

Power Consumption:0.8-2 Ma

 

Package:UQFN-20同時，Microchip也有多種運算放大器可以用來做前端設計
，供大家選擇。

 

 

 

 

關於世健——亞太區領先的元器件授權代理商

 

世健是完整解決方案的供應商，為亞洲電子廠商包括原設備生產商(OEM)、原設計生產商(ODM)和電子製造服務提供商(EMS)提供優質的元器件
、工程設計及供應鏈管理服務。

 

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，bangzhukehutigaochengbenxiaoyibingsuoduanchanpinshangshishijian。shijianyanfadewanzhengjiejuefanganjicankaoshejikeyingyongyugongye
、無線通信及消費電子等領域。

 

世健是新加坡的主板上市公司，總部設於新加坡，擁有約650名員工，業務範圍已擴展至亞太區40多個城市和地區，遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南
、中國
、印度
、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個國家。世健集團在2020年的年營業額超過11億美元。1993年
，世健在香港設立區域總部——世健係統（香港）有限公司，正式開始發展中國業務。目前，世健在中國擁有十多家分公司和辦事處，遍及中國主要大中型城市。憑借專業的研發團隊、頂尖的現場應用支持以及豐富的市場經驗，世健在中國業內享有領先地位。