मध्यम-सटीक, कम-नमूना-दर-मिश्रित-सिग्नल एप्लिकेशन जैसे कि आपके लिए, आपके द्वारा सामना की जाने वाली मुख्य समस्याएं एक सटीक पर्याप्त संदर्भ हैं और डिजिटल स्विचिंग शोर को आपके एडीसी से बाहर रखती हैं। इसके कई चरण हैं, डिज़ाइन चरण में शुरू करना और बोर्ड लेआउट के माध्यम से जारी रखना।
सर्किट डिजाइन के दौरान
सबसे पहले, डिजाइन चरण में, एक उचित संदर्भ, सही डिकम्पलिंग और एक कम-प्रतिबाधा संकेत ड्राइव को सही रूपांतरण होने के लिए एडीसी को आपूर्ति की जानी चाहिए। इसके अलावा, ADC को बेसबैंड के लिए उच्च आवृत्तियों के प्रभावी रूप से डाउनकंवर से ADC को रोकने के लिए सिग्नल को फ़िल्टर किया जाना चाहिए (आपके जैसे कम-पास फ़िल्टर) (RF ऐप्स एक धीमी गति से ADC + बैंडपास फ्रंटेंड फिल्टर का उपयोग Nyistist-downconvert के लिए कर सकते हैं, बचत एक समर्पित मिक्सर और LO पर)।
अपने संदर्भ को स्थिर करना
संदर्भ तुच्छ और दयनीय (एक जेलीबीन असतान जेनर, ओह, 4 बिट्स से अच्छा) से लेकर पागल (ओवन में दफन आईसी दफन Zeners, उच्च प्रदर्शन इंस्ट्रूमेंटेशन अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है) - और विनिर्देशों अक्सर स्पष्ट नहीं होते हैं, मिक्सिंग इकाइयों में तरीके जो नौसिखियों को भ्रमित करते हैं। LTC AN82 में चार्ट इसके लिए एक उपयोगी एंटीडोट है - आपके आवेदन को देखते हुए, जहाँ आपका ADC एक 12bit इकाई है, जो 11+ ENOB में सक्षम है, एक स्थिर संदर्भ और 5V आपूर्ति दी गई है, मैं संदर्भ को 0.02% या उससे अधिक सटीक होना चाहूंगा ब्याज की तापमान सीमा में बेहतर है, और RMS शोर चिंता का विषय नहीं है क्योंकि यह आपके सटीकता विनिर्देश से कम परिमाण के एक आदेश के बारे में है।
दुर्भाग्यवश, ट्रिम के बिना 0.02% प्रारंभिक सटीकता उन चीजों के बारे में है जहां चीजें शुरू हो रही हैं ... कठिन। 4.096V के संदर्भ का उपयोग करते हुए, कि ENOB प्रदर्शन वांछित का मतलब है कि मैं ADV को 3.3VI / O के लिए तर्क-स्तर के अनुवादक के साथ एक शांत 5V आपूर्ति पर चलाना चाहता हूं, और यह कि 4.096V आपको एक अच्छा, आसान काम देता है 1mV / गिनती संबंध, हम ADR4540 , X60003 , MAX6126AASA या शायद LTC6655B तक सीमित हैंहालांकि पिछले भाग में कटौती बंद है क्योंकि इसमें 0.025% प्रारंभिक सटीकता है। जबकि टेम्पो और हिस्टैरिसीस चिंता का विषय नहीं हैं क्योंकि यह एक बेंच एप्लिकेशन है जिसका मैं अनुमान लगाता हूं, और लाइन और लोड विनियमन प्रमुख समस्याएं नहीं हैं क्योंकि यह एडीसी के रूप में एक ही विनियमित 5V आपूर्ति से संचालित है और केवल एडीसी के Vref पिन, लंबी अवधि के बहाव को चला रहा है। ट्रिम की कमी के कारण यहां भी एक चिंता का विषय है - इसके लिए, ADR4540 और MAX6126AASA क्रमशः 25ppm / root-khr और 20ppm / root-khr विशिष्ट पर स्पष्ट विजेता हैं - लगभग 10-1 अनुपात की जरूरत है लंबी अवधि के बहाव को महत्वहीन मानने के लिए। (अन्य दो भागों में 50-60ppm / रूट-ख्र ठेठ के लिए लंबे समय तक बहाव है।)
सबकुछ घटा देना
MCP3208 डेटाशीट डिकोडिंग के लिए न्यूनतम 1 capacF कैपेसिटर की सिफारिश करता है, जो Vdd से ग्राउंड सिस्टम से जुड़ा है - AGND और DGND को वापस उसी ग्राउंड सिस्टम के साथ बांधा जाना चाहिए। बोर्ड पर 5V रेल के साथ-साथ न्यूनतम 10antF / 10V सिरेमिक या पॉलिमर टैंटलम बल्क डिकॉउलर का उपयोग किया जाना चाहिए।
इसके शीर्ष पर, संदर्भ को डेटाशीट के अनुसार डिकॉउंड किया जाना चाहिए - यह अक्सर किसी भी बल्क डिकॉउपिंग समाई के अतिरिक्त इनपुट पर 100nF के साथ आउटपुट पर 100nF होता है, लेकिन LTC6655 को बहुत अधिक आउटपुट कैपेसिटर (उसी का उपयोग करके) की आवश्यकता होती है P / N बल्क डिकॉउलर के रूप में काम करता है), और X60003 अपने कम पावर डिज़ाइन के कारण विपरीत दिशा में पिकी है।
इनपुट ड्राइव / बफरिंग / फ़िल्टरिंग
यह, शुक्र है, मुश्किल नहीं है - 0.02% सटीकता अधिकतम इनपुट ऑफसेट के 800 ofV में तब्दील हो जाती है, और मुझे एक परिमाण के दो ऑर्डर बेहतर मिल सकते हैं जो कि मेगाहर्ट्ज रेंज में GBW के साथ है जबकि एक शून्य के साथ उपलब्ध 5V आपूर्ति पर चल रहा है -ड्रीफ्ट और आंतरिक रूप से ट्रिम किए गए एम्पलीफायरों। AD8630 आपूर्ति एक कम शोर स्वत: शून्य विकल्प है, जबकि तेजी से आंतरिक रूप से छंटनी की कम ऑफसेट amps शामिल OPA4350 और OPA4192 । किसी भी तरह से, MCP3208 डेटशीट से दो-ध्रुव सलेन और की-लो-पास एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है, कोने आवृत्ति के साथ लगभग 5kHz या तो - अन्य फ़िल्टर डिज़ाइन भी काम कर सकते हैं।
बिजली की आपूर्ति और डिजिटल इंटरफ़ेस
MCP3208 का ENOB (बिट्स की प्रभावी संख्या) विनिर्देश आपूर्ति पर निर्भर है - यह 5V आपूर्ति के साथ बेहतर प्रदर्शन करता है, यह 2.7-3.3V के साथ करता है; यह 4.096V संदर्भ का उपयोग करने के लिए 5V से दूर होना चाहिए। यह समस्या उठाता है कि पाई 3.3V तर्क का उपयोग करता है और 5 वी सहिष्णु नहीं है, एक तर्क स्तर अनुवाद आईसी की आवश्यकता होती है जैसे कि TXB0104 - एक पक्ष पाई में जाता है जबकि बी पक्ष एडीसी पर जाता है।
इसके अलावा, 5V आपूर्ति यथोचित रूप से साफ होनी चाहिए - एक उच्च आपूर्ति वोल्टेज से ऑन-बोर्ड उत्पन्न करने के लिए एक रैखिक नियामक का उपयोग किया जाना चाहिए। यदि आवेदन में कोई उच्च आपूर्ति वोल्टेज उपलब्ध नहीं है, तो मौजूदा 5V रेल का उपयोग किया जा सकता है बशर्ते कि एलसी डिकॉउलिंग नेटवर्क का उपयोग एडीसी और ऑप amp आपूर्ति रेल से बड़ी मात्रा में डिजिटल शोर रखने के लिए किया जाता है।
लेआउट का समय
एक प्रभावी मिश्रित-सिग्नल लेआउट के लिए दो कुंजी हैं: विभाजन और आपूर्ति / रिटर्न लेआउट । मैं बदले में उन पर स्पर्श करूंगा।
सबसे पहले, मैं बोर्ड लेआउट को बड़े करीने से दो पक्षों में विभाजित करूंगा - एक डिजिटल पक्ष और एक एनालॉग पक्ष। सभी डिजिटल निशान (SPI इंटरफ़ेस, MCP3208 आप उपयोग कर रहे हैं) के मामले में बोर्ड के डिजिटल पक्ष पर जाते हैं - बोर्ड के इस पक्ष में तर्क स्तर अनुवादक चिप और I / O कनेक्टर भी है। बोर्ड के एनालॉग पक्ष में सभी एनालॉग निशान और सर्किट्री शामिल हैं - वोल्टेज संदर्भ यहां जाता है, और इसलिए इनपुट फिल्टर, इनपुट सुरक्षा और एनालॉग इनपुट कनेक्टर करते हैं। एडीसी (और फ़िल्टर प्रारंभ करनेवाला यदि आप पाई से 5 वी का उपयोग कर रहे हैं) एकमात्र घटक है जो इस अंतर को पाटता है - वास्तव में,
ध्यान दें, यह भी कि मेरे द्वारा जोड़े गए सभी भाग मोटे पिच एसएमटी पैकेजों में उपलब्ध हैं - एक निरंतर जीएनडी विमान के रूप में बैकसाइड वाला एकतरफा लेआउट अत्यधिक अनुशंसित है यदि यहां दो तरफा बोर्ड का उपयोग किया जाना है। यदि लागत कोई आपत्ति नहीं है, तो एक चार-परत बोर्ड ग्राउंड प्लेन के साथ-साथ एक निरंतर एनालॉग वीडीएन विमान प्रदान करेगा, साथ ही तर्क स्तर अनुवादक आईसी के 3.3V तर्क पक्ष के लिए "पावर पोखर" के लिए कमरा। हालांकि, इस एप्लिकेशन में ग्राउंड प्लेन स्प्लिट की कोई आवश्यकता नहीं है - सिग्नल ट्रैस की उचित रूटिंग रिटर्न धाराओं को रखेगा जहां वे हैं ।