всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

AD872A может работать с тактовой частотой до 10 МГц; возможна работа и на другой тактовой частоте. На Ðèñ. 27 приведен график зависимости отношения сигнал / (шум + искажения) – S/(N + D) от тактовой частоты для входного сигнала 1 МГц.

Рис.27. Типовая зависимость S/(N+D) от тактовой частоты. Входной сигнал 0 дБ от полной шкалы, fIN=1 ÌÃö.

S/(N+D), äÁ

74

68

62

56

50

0 5 10 15

Мощность, рассеиваемая логикой коррекции и выходными буферами, в основном пропорциональна тактовой частоте; пр и работе на пониженной тактовой частоте потребляемая мощн ость несколько снижается. Ðèñ. 28 иллюстрирует эту зависимость.

Рис.28. Типовая зависимость рассеиваемой мощности от тактовой частоты.

P, Âò

1.20

1.18

1.16

1.14

1.12

1.10

0 3 6 9 12 15

“ЦИФРОВЫЕ” ПИТАНИЯ И ЗЕМЛИ

Логические сигналы на кристалле AD872A относятся в основном к двум элементам ИС: KМОП–логика коррекции и выходные KМОП драйверы. Внутреняя логика коррекции потребляет относит ельно небольшие импульсы тока, главным образом на фронтах тактового сигнала; в случае 44–выводного корпуса эти токи протекают ч ерез выводы DGND и DVDD. Выходные драйверы потребляют значительные токи в моменты переключения выходных линий . Амплитуда и продолжительность этих импульсов тока завис ит от нагрузки на выходных линиях: следует избегать значительн ых емкостных нагрузок. В 44–выводном корпусе выходные драйве ры запитываются через специальные выводы DRGND и DRVDD. В 28–выводном корпусе число выводов недостаточно для отдельных выводов DRGND и DRVDD, поэтому цифровое питание, питание драйверов и их земли объединены (хотя они и имеют отдельные проводники, соединяющие выводы ИС с кристаллом, и линии на кристалле).

“АНАЛОГОВЫЕ” ПИТАНИЯ И ЗЕМЛИ

AD872A имеет отдельные выводы “аналогового” и “цифрового” питания и заземления (т.е. для аналоговой и цифровой частей ИС), что позволяет до минимума свести искажения прецизионных аналоговых сигналов вследствие наводок от логических сх ем. Kак правило, аналоговые питания AVDD è AVSS должны быть развязаны на аналоговую землю AGND, причем эти развязки должны располагаться как можно ближе к ИС. При разработке ИС были приняты специальные меры, чтобы свести до минимума зависимость токов, потребляемых по питанию, от сигнала; од нако токи, потребляемые по аналоговому питанию, будут пропорциональны напряжению на REF IN. При напряжении 2.5 В на REF IN ток, втекающий в AVDD, составляет около 80 мА, а ток, вытекающий из AVSS – около 135 мА. Около 55 мА втекает через AGND.

Íà Ðèñ. 30 показано, насколько ухудшается параметр S/(N+D) вследствие пульсаций 100 мВ с разными частотами на линиях питания. Kак видно из Ðèñ. 30, для достижения номинальных динамических характеристик необходима хорошая развязка . Отметим, что при очень высоком уровне внешних шумов может быть необходима сложная схема фильтрации на линиях питания.

Рис.30. S/(N+D) в зависимости от шума на линиях питания (fIN=1 ÌÃö)

S/(N+D), äÁ

70

DVDD

65

60

AVSS

AVDD

55

50

104 105 106 107 108

ПРИМЕНЕНИЯ

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПОДСТРОЙKА НУЛЯ И УСИЛЕНИЯ

В процессе производства AD872A специально калибруется с цель ю минимизации ошибок нуля, усиления и линейности. В некотор ых применениях необходимо будет при помощи внешней подстройки устранить ошибки нуля и усиления AD872A. При необходимости и погрешность нуля, и погрешность усиления могут быть устра нены при помощи внешних подстроечных сопротивлений, как показ ано на Ðèñ. 31. Заметим, что подстройка усиления должна производиться с внешним источником опорного напряжения .

Рис.31. Подстройка погрешностей нуля и усиления

Сначала нужно выполнить настройку нуля. Подсоедините VINA к земле и отрегулируйте подстрочный резистор 10 кОм так, чтоб ы на выходе АЦП был код 0000 0000 0000 (с дополнением до двух). Отметим, что цепь подстройки нуля должна иметь развязку, и что точность опорных уровней ±2.5 В будет непосредственно влия ть на смещение.

Затем можно устранить ошибку усиления, подстраивая напря жение на REF IN. Напряжение на REF IN должно быть отрегулировано так, чтобы напряжение +1 В на входе VINA давало на выходе АЦП код 0111 1111 1111 (с дополнением до двух).

ЦИФРОВАЯ KОРРЕKЦИЯ СМЕЩЕНИЯ

AD872A имеет дифференциальный вход, который может быть использован для корректировки любых напряжений смещени я на аналоговом входе. В схемах, в которых входной сигнал содер жит постоянное смещение, может оказаться удобным подавать зануляющее напряжение на вход VINB. Если подать на этот вход напряжение, равное постоянному смещению, то это максималь но увеличит допустимый диапазон входного сигнала и, следова тельно, динамический диапазон. Таким образом можно корректировать смещения в диапазоне –0.7 В ... +0.5 В (это ограничение является следствием того, что абсолютное напряжение на VINA ограничено, –1.9 В < VINA < +1.6 В, см. “Аналоговые входы”).

На Рис.32 показано, как можно подавать постоянное смещение п ри помощи быстрого 12–разрядного ЦАП типа AD568. Эта схема может быть использована в тех случаях, когда подстройка смещения требуется в каждом тактовом периоде. AD568 включен так, чтобы его выходной диапазон был –0.512 В...+0.512 В. Напряжение смещения должно быть стабильно на переднем фронте тактов ого сигнала AD872A.

СУБДИСKРЕТИЗАЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ AD872A И AD9100

Входное устройство выборки–хранения (УВХ) AD872A имеет хорошую переходную характеристику, сохраняя при этом хорошие шумовые параметры. В схемах, использующих субдискретизац ию (когда частота входного сигнала превышает частоту Найквиста ) может оказаться необходимым применение внешнего УВХ с большей скоростью нарастания выходного напряжения в реж име отслеживания и более быстрым установлением и переключен ием в режим хранения. Очень хорошим вариантом в этом случае явл яется AD9100 – сверхбыстрое устройство выборки–хранения.

Чтобы максимально увеличить свободный от паразитных составляющих динамический диапазон в схеме Ðèñ. 34, лучше подавать слабый сигнал на вход AD9100, а затем усиливать его выходной сигнал до величины входного диапазона AD872A. Это можно сделать при помощи ОУ с низкими искажениями и широкой полосой пропускания, например, AD9617. В схеме используется коэффициент усиления 3.5, при котором S/(N+D) максимально.

Íà Ðèñ. 33 сравниваются характеристики этой схемы с характеристиками собственно AD872A. Видно, что наилучшие характеристики достигаются, когда на вход схемы AD872A + AD9100 подается сигнал максимальной амплитуды. При уровнях сигн ала –20 дБ и –40 дБ AD872A работает лучше без внешнего УВХ, так как в этом случае эффекты, связанные с ограниченным быстродействием УВХ, уже не играют решающей роли. Чтобы использовать преимущества дополнительного УВХ важно по давать на AD872A сигнал максимальной амплитуды.

Вместо рассмотренной схемы можно использовать схему с устройством выборки – хранения AD9101. AD9101 имеет встроенный выходной усилитель с коэффициентом усиления 4, что обеспечивает отличные динамические характеристики наряду с высокой степенью интеграции.

интервал от момента перехода AD9100 в режим хранения до момента выборки AD872A. AD872A принимает отсчет на переднем фронте тактового сигнала, а AD9100 – на заднем фронте. Выбор значения tS определяется главным образом временем установления AD9100. Также должна учитываться скорость, с которой спадает выходное напряжение AD9100 вследствие утечек . Используя эти значения, получаем оптимальное время tS=17 íñ.

При выборе генераторов тактовых сигналов следует учитыв ать, что крайне важно, чтобы управляющий тактовый сигнал внешнего УВХ имел очень малое фазовое дрожание. Фазовое дрожание такто вого сигнала AD872A не столь критично, так как в этой схеме AD872A берет отсчеты “постоянного” сигнала.

Рис.33. Типовая зависимость S/(N+D) от частоты входного сигнала для схемы Рис.34.

91

ANALOG DEVICES

AD875

10-РАЗРЯДНЫЙ KМОП-АЦП С ЧАСТОТОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ 15 МГц И ПОТРЕБЛЕНИЕМ 185 мВт

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

AD875 - это 10-разрядный KМОП АЦП с тактовой частотой 15 МГц, и с низким потреблением мощности. AD875 сочетает высокую скорость, 10-битное разрешение и отличные характеристики с низким потреблением мощности и работой от одного источни ка питания. В AD875 использована многоступенчатая конвейерная архитектура с логикой коррекции ошибок результата преобразования, следствием чего является высокая точнос ть и гарантированное отсутствие пропущенных кодов во всем ра бочем диапазоне температур. Чтобы свести к минимуму внешние пад ения напряжения, для верхнего и нижнего концов резистивной цеп очки (создающей ряд опорных напряжений) предусмотрены выводы “уровень” и “коррекция”.

Логические входы/выходы AD875 совместимы с логическими уровнями как +5 В, так и +3.3 В. AD875 может быть переведен в “дежурный” режим работы, когда потребляемая им мощность составляет менее 50 мВт. Выходные линии данных могут быть переведены в высокоимпедансное состояние, а результат преобразования может быть представлен в целом ряде форма тов, включая прямой двоичный и двоично-дополнительный. AD875 имеет также выходные сигналы положительного и отрицател ьного

AD875 выполнен в малогабаритном 48-выводном корпусе TQFP (габаритные и установочные размеры см. в AD876) и имеет рабочий диапазон температур 0 °C...+70 °C.

РЕЗЮМЕ

Низкая рассеиваемая мощность: AD875 потребляет мощность 185 мВт, что значительно меньше, чем у выпускаемых в настоящее

время 10-разрядных видео АЦП. Наличие режима с пониженной 1 потребляемой мощностью, а также работа от одного источник а питания делают этот АЦП еще более привлекательным в маломощных схемах с питанием от батареек, таких как элект ронные фотокамеры, видеокамеры и системы связи.

Малая дифференциальная нелинейность (DNL): AD875 имеет типичное значение 0.4 МЗР и максимальное значение 0.8 МЗР для диапазона кодов 0...255 (идеально подходит для систем обработк и изображений). Гарантируется отсутствие пропущенных кодов.

Очень малый размер корпуса: AD875 выпускается в 48-выводном корпусе TQFP (размеры 9мм x 9мм x 1.5мм) для поверхностного

монтажа. Kорпус TQFP идеально подходит для плат с малой высотой монтажа и очень высокой его плотностью. AD875 может поставляться в ленточной монтажной упаковке.

Многофункциональный логический интерфейс : Интерфейс AD875 позволяет выводить результаты преобразования в нескольких

форматах, генерировать на выходе определенную тестовую комбинацию для упрощения внутрисхемного тестирования п латы; выходные линии могут быть переведены в высокоимпедансно е состояние, имеются также флаги положительного и отрицате льного переполнения.