利用过采样增加saradc

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1、技术文章利用过采样增加SARADCMaithilPachchigar的动态范围ADI公司应用工程师

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3、电子邮件您使用过任何ADC(Δ-Σ或SAR)并使其工作在过采样模式下吗？您体动态范围。然后，数字低通滤波器(LPF)过滤目标带宽以外的是否得到了需要的结果？您遇到过什么问题吗？噪声，抽取器降低输出数据速率，使其回落至奈奎斯特速率。以前有些关于Δ-Σ和SAR(逐次逼近型)ADC概述中，曾讨论过信噪DigitalOut-of-Band比(SNR)和有效位数(ENOB)相关的过采样技术。过采

4、样技术最常IPFNoise用于Δ-Σ型ADC，但也可用于SARADC。本文将对此做进一步讨BandwidthofInterest论。首先是系统级概要介绍：用于光谱分析、磁共振成像(MRI)、气相色谱分析、振动、石油/0fsfsfs(2xOSR)2天然气勘探和地震仪的高性能数据采集信号链要求具备高动态范围(DR)性能，同时降低功耗、尺寸和成本。获得较高动态范围图1.奈奎斯特转换器过采样的一种方法，是对转换器过采样，以便精确监控并测量来自传5MSPS、18/16位精密转换器感器微弱和强烈的输入信号。关于其实际工

5、作原理的示例，可参考AD7960和AD7961器件。这还有其它多种方法可以提升ADC动态范围，比如并行运行多个两款器件分别是18/16位ADC，最高转换速率为5MSPS。它们使用ADC并对输出结果进行数字后期处理以获得平均值，或者使用专有的容性数模转换技术，可降低噪声并改善线性度，同时不可编程增益放大器。然而，有些设计师可能会觉得这些方法太会产生延迟或流水线延迟。由于兼具低RMS噪声和高吞吐速率麻烦，或者觉得不能在他们的系统中实现——这主要是因为功性能，因而实现了低噪底。这使得这些ADC适合于过采样应用。耗

6、、尺寸以及成本的限制。本技术文章重点讨论高吞吐速率、AD7960/AD7961系列采用1.8V和5V电源供电，在自时钟模式下进5MSPS、18/16位精密SAR转换器的过采样，利用直观的ADC样本行转换时，5MSPS速率的功耗仅为39mW；而在回波时钟模式下求均值，提升动态范围性能。进行转换时，5MSPS速率的功耗为46.5mW。如图2所示，功耗随过采样描述吞吐速率线性变化，使其非常适合低功耗便携式应用。过采样是一种高性价比的过程，以大幅高于奈奎斯特频率的速45率对输入信号进行采样，提升SNR和分辨率(EN

7、OB)，同时还能降40低抗混叠滤波器的要求。原则上讲，对ADC进行4倍过采样可额35外提供1位分辨率，或增加6dB的动态范围。提升过采样率(OSR)30可降低整体噪声并增加DR，因为过采样为ΔDR=10log10(OSR)，25单位dB。20类似于Δ-Σ型ADC过采样、高吞吐速率SARADC过采样还能改善抗Power(mW)15混叠性能，并降低总噪声。很多情况下，过采样是Δ-Σ型ADC的10固有属性，可以顺利实现，并且集成数字滤波器和抽取功能。然而，Δ-Σ型ADC通常不适合用于输入通道间的快速切换(多路复5

8、用)。如图1所示，Δ-Σ型ADC基本过采样调制器对量化噪声进行00123456整形，使其大部分出现在目标带宽以外，从而增加低频下的整ThroughputRate(MSPS)图2.AD7960功耗与吞吐速率的关系请访问：analog.com/cn2利用过采样增加SARADC的动态范围ADP710212V+5VADP7104ADP2300–V–2.5V+7VSADP124+5V12V+5VWall-Wart+7VADR4550AD8031+1.8V0Vto5VVCM12VUSBPCPowerPortV

9、SSupplyREFINREFVDD1VDD2VIO100CNVAINAD4899-1SP-6–VINFPGADSPSD100XC6SLX25BF522SignalAD7960/61Generator+7VDCO100INLVDSInterfaceAudioAIN–PrecisionCLKSYS-2702100AD4899-1GNDVCMSDP-H15Vto0V–VS2.5V7VVCMVCMAD8031图3.AD7960/AD7961评估设置的原理示意图(未显示所有去耦)AD796

10、0/AD7961评估设置测量结果AD7960/AD7961系列可将反相模拟输入信号(IN+和IN−)的差分电压过采样能力由AD7960/AD7961评估软件对ADC输出样本简单求平均转换为数字输出信号。模拟输入IN+和IN−要求共模电压等于基准而实现，也就是说，将ADC样本数量相加，然后除以过采样率，电压的一半。低噪声、低功耗放大器AD8031缓冲来自低噪声、低从而提升动态范围。该软件允许用户从配置选项卡的下拉菜