了解数据转换器错误及参数

1.如何选择高速模数转换之前的信号调理器件;如何解决多路模数转换的同步问题?

ADC之前的信号调理，最根本的原则就是信号调理引起的噪声和误差要在ADC的1个LSB之内。根据这个目的，可以需要选择指标合适的运放。至于多路ADC同步的问题，一般在高速ADC的数据手册中都会有一章来介绍多片同步问题，你可以看一下里面的介绍。

2.在挑选ADC时如何确定内部噪声这个参数?

一般ADC都有信噪比SNR或者信纳比SINAD这个参数，SINAD=6.02*有效位数+1.76,您可以根据这个公式来确定您选择的ADC能否符合您的要求.

3.如何对流水线结构ADC进行校准?需要校准哪些参数?

一般来讲，ADC的offset和gain error会比较容易校准。只要外接0V和full scale进行采样，然后得到校准系数。另外，如果需要作温度补偿的话，一般需要加一个温度传感器，然后利用查表的方式来补偿。

4.对ADC和DAC周围的布线有哪些建议?

ADC和DAC属于模拟数字混合型器件，在布局布线时最重要的是要注意地分割，即模拟地和数字地的处理问题。对于高采样率的器件，建议使用一块地。而低采样率的器件，建议模拟数字地分开，最后在芯片下方连接在一起。

其他的布局布线规范与其他器件的是一样的。

对于具体的器件，一般会有评估板的Layout图可供参考。

5.模数转换器的精度与噪声系数之间有什么必然的联系吗?

低速模数转换器的精度用峰峰值分辨率，有效值分辨率来表示。在ADI一些Sigma-delta ADC的芯片资料里都会列出不同情况下的有效值分辨率指标。高速模数转换器的精度可用SNR，SNOB来表示，这些指标也可在资料中找到。

但一般ADC的指标中不会有噪声系数(NF)的指标。

6.如果采用了外部模拟切换开关，那么这个开关总是存在一些电阻的，必然引起一些误差，那么我想问一下有没有什么办法能减少这些误差，分别描述一下用硬件的方法与用软件的方法。

你可以选择电阻很小的开关比如ADG14**系列。如果是开关是做通道切换的，在后级加一个运放跟随就可以了。如果是做量程切换，只能选择电阻很小的开关，同时注意开关的平坦度和温度漂移参数，如果系统精度要求很高，那就只能做软件校正或者选择可编程放大器如AD8250/1/3等。

7.将AD7710的输入端与自身的地短接后，再读取数据时，其AD转换值跳动比较大，通过说明当中的几种校准方式，都没有解决?频率已经在25Hz上了。不知如何解决?

请确认电源和基准的稳定性，在频率为25Hz，增益为1的条件下，看数据手测上Table II可知其有效值分辨率为21.5bit,那么其实际的峰峰值分辨率为21.5-2.7=18.8bit，也就是说如果有5bit码在跳就是正常的。

8.请问ADC的输入和传感器相连，如何将传感器输出信号本身的干扰排除?

如果传感器输出是共模干扰，需要加仪表运放如AD8221/0等滤除。如果是差模干扰，加滤波器就可以滤除。

9.我要设计一个16路的数据采集系统，每路的采样率为100K，16BIT，请问一下，我要采用什么样的AD芯片，另外，AD转换器的输入通道比较少，要选择什么样的外部多路模拟切换开关?另，对模拟切换开关的选择有什么要求，要关注哪些参数。

我们没有16bit和16通道的ADC，您可以选择用两片AD7689，16bit 8通道。或者选择16：1的ADG1206.要注意导通电阻，注入电荷，导通时间等。

10.一个12位的高速模数转换器能不能降低以及如何降低到8位来使用，因我们的系统精度只需要8位，高了反而有害。

你在读取数据的时候，只需要读8bit即可。

11.有一些ADC集成有抗混叠滤波器，请问有什么好处?

一般抗混叠滤波器指的是ADC前端的滤波器，而sigma-delta ADC内部会集成一些陷波器，来实现工频50Hz和60Hz陷波，总的好处就是ADC有更好的抗噪声性能。

12.请问怎样才能降低相邻通道相互间的干扰?

在布局布线时可以考虑在相邻通道间加地屏蔽。

13.想设计高精度校准仪表，如直流电压输出(毫伏级)，能不能推荐几款芯片?请问怎样消除伴随的量化噪声?如何保证ADC的精度,AD转换的满量程即是电源电压,对于单电源供电,零点的确定和量程都与电源电压有关,如果电源电压波动势必导致转换的误差,电路中如何解决,特别对小信号的采集.请问什么是 DAC的输出静态误差?怎样提高数模转换器中电阻或者电流源单元的匹配程度?在给ADC供电时，数字地与模拟地之间是否需要串接小电感?

1)ADI的运放，仪放产品种类很多，最好把详细的指标要求列出来，这样比较容易找。

2)ADC的量化噪声是固有的，没办法消除。

3)ADC的电源对测量精度有直接的影响。所以要选择高精度低噪声的电源信号，且在布线的时候也要注意避免干扰。

4)一般手册里会分别给出zero error，gain error等等，不知道具体问的是哪一个，或者可以举一个具体型号的例子。

5)这应该是DAC内部结构的问题，一般来讲，我们不关心内部电阻或电流源的绝对值，只关心它们之间的比例，现在的工艺可以很好地保证这个。

6)一般来讲，用0欧姆电阻连接就可以了。

14.ADC的内部增益越大,其产生的噪声也越大,专家能说说两者之间的原理是什么?

ADC内部的PGA增益越大，本身PGA的噪声会增加，另外ADC输入噪声被放大的越多。所以ADC内部增益越大，分辨率越小。

15.电源纹波对转换精度的影响?

如果ADC有PSRR这个指标，可以使用这个指标去算电源纹波对ADC的影响。如果没有，一般基准源都有这个指标，你可以使用基准源的PSRR去算对ADC采样的影响。

16.数据转换器在布线长度、通信串扰和匹配电阻等方面是如何设计的?

高速ADC会考虑这些问题。尤其对于LVDS接口的ADC，尽量保证一对信号的布线等长等距，放置端接电阻。这方面的布局布线最好是参考评估板来做。

17.ADI产品高速数模转换最大速度能达到多少?采样频率大了是不是稳定性会下降?

我们的DAC的最大速度能达到2.5GHZ,它是AD9739电流输出型的，这不会影响到稳定性。

18.ADC的标称的位数很高,但是实际中末尾的几位会被内部噪声而淹没,我在挑选ADC时如何确定内部噪声这个参数?

对于高精度的ADC，一般来讲都会给出一个有效分辨率的参数，也就是器件可以达到不跳码的位数。另外在设计中还有考虑电源，参考电压的噪声，以及ADC前端调理电路引入的噪声。需要把这些噪声控制在ADC的1个LSB之内。

19.评估ADC的时候，因为评估SNR，比较困难，所以我一般会考虑评估在接地时候的跳码程度来比较两种同类ADC的差异，这种评估方法科学吗?有没有更科学的方法?有没有具体的文档?

实际上对于高速ADC来说，应该是加一个高精度的基准信号，而后用ADC采样，再做FFT分析来评估SNR。而对于高精度的ADC来说才是您用的办法，可以参考我们的应用笔记AN-835。

20.如何理解压摆率这个指标?为什么要对电压变化率做限制?

举个简单的例子，如果压摆率不够，那么就是实际的输出跟不上输入信号的变化，这样对信号的处理就会有失真。

21.开关电源的纹波对12位以上的ADC的影响有多大?是否需要为ADC部分单独处理电源纹波?

高精度的ADC，比如16位及以上的ADC，不建议使用开关电源来供电。

22.请问使用高功效开关稳压器替换传统的LDO稳压器电源对高速模数转换器有没有负面影响?对产品寿命有何影响?

在高速ADC场合，一般对电源的纹波和噪声有较高的要求。开关电源效率比较高，但是有较大的纹波和噪声，会对系统的精度有影响。而高速场合对SNR，SFDR要求比较高，所以选择LDO会比较好。

23.关于运算放大器的阻抗匹配在设计中，需要如何注意?

只有在高速的情况下才需要考虑阻抗匹配。

24.电源精度会导致ADC的精度提不上去吗?

有可能。具体要看你ADC的位数和PSRR这个参数。如果位数很低如10bit，你用再低噪声的电源也只能是10bit精度。但是16bit系统，你如果使用噪声很大的电源，会使得系统精度不能达到16bit。

25.AD前抗射频干扰滤波器一般应当达到什么样的性能指标呢,比如截至频率,滚降 ?

这取决于您的实际应用，当然理想情况下是截至频率等于有效的输入信号，而滚降特性是无限陡峭，但实际上没有这样的滤波器，且越接近理想情况，成本会越高，要折衷考虑。

26.如何抑制输入"毛刺"?

加滤波器抑制，或者是对采样结果做数字滤波。

27.有什么好的建议,使用软件来提高ADC的精度与位数?

请注意参考和电源的质量，同时还需要注意layout来防止噪声引入。

28.请问对于ECG信号的AD转换需要有多大的分辨率?可以推荐几款型号吗?

取决于ECG的信号链。如果信号链中为AC隔离，这样信号可以被放大很大，比如放大1000倍，这样ADC的选取12位~16位。如果信号链为DC隔离，这样信号不能被放大很多，一般增益为10，这样ADC的位数就得选的大些，18位~24位。

ECG产品会有相应的标准，即ECG产品最小能分辨多小的信号，ADC的选取与此也有关。

29.我设计的一个基于FPGA的DDS系统中使用的芯片是AD9777，请问在电流足够的情况下，系统电源设计中是否可以将DA芯片与FPGA芯片共用3.3V数字电源，以达到简化电源设计的目的?

可以 。

30.随着数字视频信号应用的越来越普及，数模转换器在视频方面会不会无用武之地，乃至被淘汰?

数模转换器是不会被淘汰的，因为最终都是要将数字信号转会人们能所识别的模拟信号。

31.恶劣环境下(高温下)，ADC的供电电源怎么设计?一般DC-DC很难达到+85摄氏度，ADI是否有相关的参考设计?

选择合适的器件，DC-DC能工作在85度，关键是你选择合适的器件和合适的设计，使得系统的温升在其标定的范围，如加风扇或者散热片，多个器件并联提高电源效率等。

32.我在使用ADuC841的A/D时，采集的数据偶尔会时零，为什么?如何解决?

这种情况要用示波器监测输入信号，看输入端是否真的发生跳变了，如果没有请仔细检查ADUC841的数据读取程序。

33.请问把一个直流信号加到转换器输入端时，怎样确定输出端应该出现的数码数目?

一般来讲，根据计算公式，Vin/Vref=code/2^N. N为ADC的位数，Vin为输入电压，Vref为参考电压。如果是有负电压，需要考虑输出码字的类型，比如二进制补码等等。绝大多数ADC的数据手册中都会给出一个图来说明这个问题。

34.AD7710使用时，噪音过高。如何使用说明书当中的校准?在布线过程当中如何做比较合适?

建议参考芯片的评估板来做Layout设计。