中心議題：

• 模擬電路的設計
• 數字外圍電路的設計
• 電源和接地的設計
• 信號隔離的設計

在使用ADC芯片時
，由於ADC的型號多樣化
，其性能各有局限性，所以為了使ADC能夠適應現場需要以及滿足後繼電路的要求，必需對ADC的外圍電路進行設計。ADC外圍電路的設計通常包括模擬電路
、數字電路和電源電路的設計。

1模擬電路的設計

1．1前置放大器電路的設計

市場上除了少數的ADC本身帶有放大電路外，多數ADC都不具備此結構，而一般模／數轉換係統的模擬輸入信號是比較小的
，因此通常需要使用模擬放大器

，來提升輸入電壓。模擬放大器一般選用集成運算放大器、儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)或(huo)隔(ge)離(li)放(fang)大(da)器(qi)等(deng)。使(shi)用(yong)模(mo)擬(ni)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)要(yao)著(zhe)重(zhong)考(kao)慮(lv)放(fang)大(da)器(qi)的(de)帶(dai)寬(kuan)和(he)精(jing)度(du)
，當(dang)選(xuan)擇(ze)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)，其(qi)帶(dai)寬(kuan)和(he)精(jing)度(du)都(dou)應(ying)當(dang)優(you)於(yu)所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)ADC。
模擬放大器不僅能放大模擬輸入信號，而且還具有阻抗變化的作用。對於輸入電阻比較小的ADC

，而信號源的內阻又比較大時
，需要選用高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器
，有時也可以加接電壓跟隨器，以提高輸入阻抗，從而達到匹配的目的。

1．2采樣保持電路的設計

采樣保持電路可以使ADC轉換器在轉換期間保持電壓不變，因此對於沒有采樣保持電路的ADC，必需在模擬輸入之前加接采樣保持電路。在選用采樣保持器時，要注重捕獲時間和頂級率的選擇
，因為它們直接關係到模／數轉換係統的整體性能。捕獲時間實質就是采樣保持器的采樣階段所需的時間，它要與ADC的轉換時間合理配合，過大則影響ADC的轉換速率
，過小則容易產生功能混亂或數據丟失等現象。

在ADC進行轉換的過程中，采樣保持電路進入保持階段。通常采樣保持電路是靠電容來進行電壓保持的
，由於電容和采樣開關中漏電流以及保持電路中偏置電流的影響

，使保持的模擬電壓隨時間的延續而有所下降(或上升)
，qixiajiangdesulvjiushicaiyangbaochidianludedingjilv。dingjilvguodajiuhuiyingxiangzhuanhuanjingdu。dingjilvhebuhuoshijianbudanyucaiyangbaochidianluyouguan，erqiehaiyuwaijiedebaochidianrongyouguan，zengdadianrongshi，keyijianxiaodingjilv

，danbuhuoshijianjiangzengda，yincixuyaoquanmiankaolv。duiyumonishurudianyabianhuahuanmandexitong，keyibushiyongcaiyangbaochidianlu，yibanmonishurudianyabianhuabuchaoguo1／2LSB時
，就可不用。

1．3多路開關的設計

多路開關也是ADC的主要外圍設備之一。設計時需要注意以下問題：實際中
，部分ADC的輸入電阻較小，而模擬多路開關並不是理想開關，其導通電阻較大，因此ADC與模擬多路開關之間的阻抗並不匹配，這將影響整個係統的運行精度
，因此不容忽視

，這時可在多路開關與ADC之間加接高輸入阻抗的電壓跟隨器；此ci外wai模mo擬ni多duo路lu開kai關guan存cun在zai漏lou電dian流liu
，而er且qie各ge路lu開kai關guan是shi並bing聯lian的de

，當dang開kai關guan的de路lu數shu較jiao多duo時shi，漏lou電dian流liu就jiu不bu能neng忽hu視shi，這zhe時shi可ke采cai用yong分fen級ji模mo擬ni開kai關guan來lai解jie決jue這zhe個ge問wen題ti；在多通道的數據采集係統中
，當通道切換時，模擬電壓將產生階躍變化，這時應等階躍變化穩定後
，再讓采樣保持電路進入采樣階段；具有分級流水結構的ADC和∑-△型的ADC
，其輸出的數據是滯後的
，因此需要全麵考慮轉換器外圍電路所需的穩定時間以及ADC對多路開關的階躍變化所需的響應時間等。

2數字外圍電路的設計

ADC的輸出是數字電路，它與後繼電路相連接所需要的數據線可以分為並行接口和串行接口兩種型式。

2．1並行接口電路的設計

絕大多數ADC的數據輸出都具備並行接口
，可以很方便地與下級電路(微處理器等)的數據總線相連接
，數據傳送速度快。ADC的數據總線常用的有8位和16位
，但一般10～16位的ADC既能與16位的接口方式與16位的微控製器直接相連，又能以8位接口方式與8位微控製器相連。並行接口除了並行的數據線外，還需要許多控製信號線和狀態信號線

，如啟動轉換信號線
、讀／寫信號線
、片選信號線等。由於各種ADC的芯片各不相同
，所以在設計時，必須弄清具體型號的各信號定義、時序以及使用微控製器的總線時序，從而才能設計出滿足時序要求的接口電路。

2．2串行接口電路的設計

串行接口隻需要1根雙向數據線
、或者2tiaochuanshufangxiangxiangfandeshujuxianheshaoliangdekongzhixian。zheyangnengdadadijianshaoxinpiandeyinjiaoshumu，jinerjianhualezhengjidebuxian。shijizhongduoshuweixingkongzhiqidouyouchuanxingjiekou
，zheyanggeichuanxingshujushuchudeADC使用提供了便利的條件
，不過這種傳輸方式速度慢、效率低，但隨著芯片工作頻率的提高，串行傳輸速率也得到了改善。常見的串行接口有通用異步接收／發送器、串行外圍接口和I2C總線等，設計時應根據具體情況采取相應的方式。

3電源和接地的設計

在ADC電路中既含有模擬信號，又含有數字信號，而模擬信號部分是精密的信號處理電路
，例如分辨率為10位5V量程的ADC
，所對應1LSB的模擬電壓為4．88mV。shuzidianlubufenshiyuqitaluojidianlulianjiezaiyiqide
，gongzuoxinhaoweimaichongxinhao，xinhaodefududa
，pinpukuan。duiyumonixinhaolaishuo
，shuzixinhaoshiyigeganraoyuan

，dixianzaoshengkedajishihaofu，shenzhijibaihaofu。ruguocunzaijiedibuliang，buxianbudangdengyinsu
，nameshuzizaoshengjiangyanzhongyingxiangmonixinhaobufendejingdu，shenzhiwufagongzuo
，suoyiduiyugaosuADC或高分辨率的轉換係統要特別重視印製電路板的布線以及電源的去耦問題。為了減小地線噪聲幹擾可以采取下列措施：

3．1參考點的設計

AGND與DGND分fen開kai
，建jian立li模mo擬ni參can考kao點dian，把ba所suo有you的de模mo擬ni部bu分fen都dou接jie到dao這zhe個ge參can考kao點dian上shang。此ci外wai還hai應ying注zhu意yi合he理li布bu局ju
，盡jin量liang縮suo短duan地di線xian的de長chang度du，加jia大da地di線xian的de橫heng截jie麵mian積ji等deng。

3．2AGND和DGND連接的設計

AGND接模擬參考點，DGND接數字電路，並與數字電源地相連接，並且AGND和DGND隻在靠近ADC的引腳一處進行連接。

3．3電源接線的設計

多數ADC使用的不止是一種電源
，通常5V電源供數字部分使用，15V電源供模擬部分使用。這兩組電源要分別接到AGND和DGND上，同時注意這兩組電源的變壓器繞組之間應具有良好的絕緣和良好的靜電隔離。

3．4電源去耦的設計

ADC的電源要加去耦電容
，並且安裝時電容要盡量靠近ADC的電源。一般情況下，電容可用1～10μF鉭電容與0．01～0．1μF高頻瓷介電容並聯。

3．5高低噪聲電路接地的設計

數字電路中的高頻信號電路和大電流電路屬於高噪聲電路，而ADC接(jie)口(kou)中(zhong)的(de)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)則(ze)屬(shu)於(yu)低(di)噪(zao)聲(sheng)電(dian)路(lu)
，因(yin)此(ci)兩(liang)者(zhe)應(ying)各(ge)有(you)接(jie)地(di)參(can)考(kao)點(dian)。前(qian)麵(mian)是(shi)地(di)線(xian)連(lian)接(jie)時(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)問(wen)題(ti)，但(dan)是(shi)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)各(ge)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)和(he)參(can)數(shu)的(de)差(cha)別(bie)很(hen)大(da)，所(suo)以(yi)一(yi)般(ban)不(bu)能(neng)采(cai)取(qu)同(tong)一(yi)模(mo)式(shi)。對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)ADC芯片說明書中已經給出了電源和地線以及芯片評估板的印製電路布線圖
，使用時要按照說明書去連接
，這樣才能達到係統的預期指標。

4信號隔離的設計

從cong上shang麵mian的de分fen析xi可ke知zhi，合he理li的de布bu線xian和he接jie地di可ke以yi有you效xiao地di抑yi製zhi噪zao聲sheng幹gan擾rao，但dan由you於yu模mo擬ni信xin號hao和he數shu字zi信xin號hao仍reng存cun在zai共gong地di
，所suo以yi要yao徹che底di消xiao除chu數shu字zi噪zao聲sheng對dui模mo擬ni信xin號hao的de影ying響xiang是shi不bu可ke能neng的de。此ci外wai，模mo擬ni信xin號hao在zai傳chuan輸shu線xian上shang也ye容rong易yi受shou到dao幹gan擾rao，這zhe些xie幹gan擾rao不bu僅jin對dui模mo擬ni信xin號hao有you影ying響xiang，對dui數shu字zi電dian路lu影ying響xiang更geng大da，嚴yan重zhong時shi會hui產chan生sheng運yun行xing錯cuo誤wu。因yin此ci采cai取qu隔ge離li措cuo施shi可ke以yi進jin一yi步bu抑yi製zhi幹gan擾rao
，常chang用yong的de隔ge離li元yuan件jian是shi光guang電dian耦ou合he器qi。根gen據ju隔ge離li位wei置zhi的de不bu同tong，可ke分fen為wei2種隔離方式：一種是隔離模擬信號端；lingyizhongshigelishuzixinhaoduan。youyushuzixinhaodegongzuopinlvjiaogao，suoyibixucaiyonggaosuguangdianouheqihuocaiqujiasucuoshi
，bingqiezaiweichuliqizhongjiarendengdaizhouqihuozengjiaxinhaosuocunqideng
，yixietiaoguangdianouheqiyinlaideyanchishijian，zhejiangdailaijiekoudianludefuzaxinghejiangdixitongxiangyingsududefumianyingxiang。zaishijiyingyongzhong
，youyuduibutongxitongdejishuyaoqiugeyoubutong
，suoyiADC外圍電路的設計也要根據具體情況采用不同的方法。