всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

РАБОТА С ВНЕШНИМ ОПОРНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ В СТАТИЧЕСKОМ РЕЖИМЕ

Использование внешнего опорного напряжения, если оно име ет более высокую точность и меньший температурный дрейф, мож ет улучшить статические характеристики AD9220. Чтобы использова ть внешнее опорное напряжение, следует отключить внутренни й буферный ОУ А1, что позволяет подавать внешнее опорное напряжение на вывод VREF. Этот буферный ОУ А1 отключается при подключении вывода SENSE к AVDD. При использовании схем с внешним опорным напряжением следует развязывать выводы CAPT и CAPB по схеме Ðèñ. 4.

AD9220 содержит внутренний буфер опорного напряжения, ОУ А1, что ослабляет требования к нагрузочной способности исто чника внешнего опорного напряжения. Внешний источник должен бы ть способен работать на нагрузку сопротивлением примерно 5 к Ом. Отметим, что буфер опорного напряжения имеет недостаточн о широкую полосу частот пропускания, вследствие чего невоз можно быстро изменять опорное напряжение в этом режиме. Работа с внешним опорным напряжением в динамическом режиме подро бно рассматривается в следующем пункте.

РАБОТА С ВНЕШНИМ ОПОРНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ В ДИНАМИЧЕСKОМ РЕЖИМЕ

Изменение ширины входного диапазона AD9220 дает возможность компенсировать вариации усиления в схемах, предшествующ их AD9220. Чтобы изменять опорное напряжение со скоростью, превышающей возможности внутреннего буфера опорного напряжения, необходимо непосредственно запитывать выво ды CAPT и CAPB AD9220. Чтобы использовать опорное напряжение в динамическом режиме, необходимо проделать следующее:

1)Отключить внутренний усилитель опорного напряжения (А1), подключив SENSE к AVDD (+5 Â).

2)Отключить внутренний буфер опорного напряжения (А2), подключив VREF к AVSS (0 Â).

3)Подать напряжения на CAPT и CAPB от низкоимпедансного источника.

4)Для заданной ширины входного диапазона определить

5)По формулам VCAPÒ = 2.5 Â + VR/2, VCAPB = 2.5 В – VR/2 вычислить напряжения, которые должны быть поданы на выводы CAPT и

CAPB AD9220 для получения требуемой ширины входного

диапазона.

Когда входной сигнал униполярный, минимальный уровень сигна ла всегда равен 0 В. Максимальный сигнал, однако, может изменяться от 2 В до 5 В. Следовательно, ширина входного диапазона AD9220 должна также изменяться от 2 В до 5 В. Так как в этом случае желательно строго зафиксировать нижнюю границу входног о диапазона на уровне 0 В, то необходимо согласованно изменять напряжение на VINB по мере изменения ширины входного диапазона. Напряжение на входе VINB должно изменяться от 1 В до 2.5 В, т.е. быть в точности равным половине ширины диапазона. Отметим, что когда входной сигнал “биполярный” (например, синусоида, сдвинутая всегда точно на +2.5 В, размах которой меняется с изменением усиления), то нужно просто подать на VINB фиксированное напряжение 2.5 В.

При выборе ОУ, подключаемых к входам CAPT и CAPB, учитывается, что ограничения на импеданс, нагрузочную способность и шу м такие же, как и ограничения при подключении входов VINA и VINB. В пункте “Формирование сигналов для аналоговых входов” по дробно рассматривается, как выбрать подходящие последовательн ые сопротивления. Часто используется сдвоенный

быстродействующий ОУ AD826. Этот ОУ подходит для работы с частотой дискретизации примерно до 6 MSPS. Отметим, что конвейерная архитектура AD9220 не позволяет напряжениям на CAPT и CAPB изменяться с такой же скоростью, что и тактовый сигнал. Это означает, что напряжения на CAPT и CAPB должны сохранять правильные значения в течение как минимум двух тактовых периодов. В этом случае правильным будет только один из каждых трех результатов дискретизации.

ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ДЛЯ АНАЛОГОВЫХ ВХОДОВ

Структура входного УВХ накладывает определенные ограни чения на источник, подключенный к аналоговому входу AD9220. Kак следствие, интерфейс с AD9220 должен оптимизироваться с учето м конкретных условий, чтобы добиться наилучших характерис тик АЦП. Kомбинация емкости вывода CPIN, паразитной емкости CPAR и емкости хранения (которая удерживает отсчет сигнала) CH как правило не превышает 16 пФ. Источник входного сигнала долже н быть способен за половину тактового периода зарядить или разрядить эту емкость с точностью до 12 разрядов.

Kогда УВХ переходит в режим выборки, источник входного сигна ла должен быть способен зарядить или разрядить CH от старого напряжения (сохраненного в предыдущем отсчете) до нового . В худшем случае, когда входное напряжение ступенчато изменяется на полную шкалу, источник входного сигнала должен обеспечить токи заряда через проходные сопротивления ключей и и быстро установиться (в пределах длительности половины тактовог о периода).

Âнекоторых случаях может оказаться полезной установка последовательного сопротивления между выходом источник а сигнала и входами VINA и VINB. Это сопротивление изолирует выходной каскад ОУ, используемого для запитывания аналогового входа AD9220, от переходных токов. Величина этого сопротивлени я ограничивается конкретными требованиями на ширину поло сы частот и уровень искажений. Чтобы сохранить динамические характеристики, приведенные в спецификациях, это сопроти вление не должно превышать 50 Ом. При увеличении этого сопротивлен ия искажения, вносимые AD9220, несколько увеличиваются.

Âсхемах, чувствительных к уровню шумов, широкая полоса ча стот может быть вредной, и добавление последовательного сопротивления может ограничить широкополосный шум на вх оде AD9220. В тех приложениях, где уровень нелинейных искажений не столь критичен, это последовательное сопротивление може т быть увеличено до значений более 50 Ом. Kомбинация этого последовательного сопротивления и конденсатора хранени я образует НЧ–фильтр и ограничивает полосу частот шума. Отметим однако, что комбинацию этого последовательного сопротив ления и входной емкости AD9220 следует отдельно рассмотреть на предмет ее влияния на время установления сигнала.

Добавление шунтирующей емкости между входом VINA и аналоговой землей может значительно уменьшить амплитуд у переходных токов, а также уменьшить ширину полосы частот шума, возникающего в схемах, предшествующих AD9220. В тех случаях, когда важен низкий уровень нелинейных искажений, влияние это й увеличенной емкостной нагрузки ОУ, подключенного к входу AD9220, должно быть проанализировано. Для оптимизации схемы в том случае, когда шум является решающим фактором, следует увеличивать шунтирующую емкость настолько, насколько позволяет переходная характеристика входного сигнала. В еличина этой емкости будет зависеть от сопротивления источника.

40 - выводной корпус типа DIP

39 REF LO

38 CREF+

37 CREF–

36 COMMON

35 VIN+

34 í.ï.

33 VIN–

32 A/Z

31 BUF

30 INT

29 V –

A1908C02

Необходимо заметить, что в первых микросхемах фирмы INTERSIL отсутствует фаза ZI, что приводит к возникновению погрешно сти от гистерезиса и увеличивает время выхода из насыщения посл е перегрузки.

Чтобы исключить возможность свечения неиспользованных сегментов индикатора, необходимо соединить их с выводом 2 1 АЦП.

На цифровых выводах микросхемы вырабатывается переменн ый сигнал меандра с частотой fCLK/800 и амплитудой не менее 4 В.

При работе в схемах с питанием 50 Гц типовые частоты fCLK генератора тактовых импульсов (ГТИ) выбираются из ряда 40, 50 , 100, 200 кГц, при работе в схемах с питанием 60 Гц - из ряда 16; 30; 40; 48; 60; 80; 120; 240 кГц. Это делается для увеличения коэффициента подавления помехи нормального вида (Ðèñ.1). При частоте fCLK = 16 кГц осуществляется 1 преобразование в секунду, при fCLK = 48 кГц - 3 преобразования в секунду.

Рис.1. Зависимость коэффициента подавления помехи нормального вида от частоты помехи

Коэффициент подавления помехи нормального вида, дБ

30

20

10

T = Период измерения

0 0.1/Ò 1/Ò 10/Ò

Все микросхемы могут работать с внутренним и внешним ГТИ. При работе с внешним ГТИ не следует использовать импульсы, амплитуда которых выходит за пределы размаха напряжений между

выводами 37 и 1, поскольку напряжение V+ в цифровой части ИС подается относительно уровня внутренней цифровой земли (см.

Ðèñ. 2).

Совместно с этими АЦП , как правило, применяются конденсат оры с низкой абсорбцией в диэлектрике. Приборы ICL7126/7136, MAX131 предназначены специально для работы в приборах с батарейным питанием. Фирмой гарантируется работа в течен ие 3000 часов от одной батареи питания 9В (1 мВт).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ _______________________

при температуре окружающей среды 25°С, V+ = 9 Â, fCLK = 16 кГц, если не указано иначе

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ ___________________________