精确测量ADC驱动电路建立时间(07-100)

　　说明

　　步骤 1

　　ADC 首先对通道 1(连接至接地)进行采样。需要有一个较长的采样时间以确保 ADC 的输入电容被完全放电。

　　步骤 2

　　如图 2 所示，在瞬时 A 时，将模拟 MUX 从通道 1 切换到通道 2。该图显示了将 MUX 从通道 1 切换到通道 2 时 S 点(图 1)的电压。MUX 的建立时间用 ts 标识出来。假设 ts 比运算放大器的建立时间要短。

　　图 2 MUX 通道变化的建立时间

　　步骤3

　　一旦在瞬时 A 点开启模拟 MUX，运算放大器的输入就会立即开始发生变化。在瞬时 A 点之后，经过一个非常短暂的传播延迟，运算放大器的输出开始变化。通过转换率和产品说明书中规定的带宽可以大概计算出运算放大器建立时间 (tideal)。本文提出的方法描绘了运算放大器在瞬时 A 点到瞬时 B 点时的输出(如图 3)。瞬时 B 点和瞬时 A 点之间的差为 2tideal。

　　图 3 对 A 点到 B 点的 N 个采样求平均值，提高精确度

　　步骤 4

　　第一个 ADC 采样点是在瞬时 B 点，并记录下该点 n 个读数值(ADC 的数字输出)。求出这些数值的平均值，使其更为精确(稍后进行讨论)。借助图形发生器和可调时延发生器(见图 1)，向左移 1 个毫微秒单位，得出下一个采样点(见图 3)，再记录下该点的 n 个数值。按照此法，采样点每次以 1 个毫微秒单位从瞬时 B 点逐步移向瞬时 A 点，并以阵列的方式存储每个采样点平均值。该阵列是按照逆时间顺序绘制出来的，从而得出运算放大器输出建立时间的实图(如图 3 所示)。

　　求平均值，以获得更高精度

　　N 位 ADC 的输入应该最少设定为 n+2 位，但测量出的输出在 ADC 上显示为 n 位数字代码。通过重复采样同一个输入和采用多个 (n) ADC 读数值，可以提高精度。最后求出 n 个输出数字代码的平均值。这表明精度每增加一位，读数值数量则为 4 个，因此精度增加了 w 位，则需要 4w 个读数值。

　　每增加一位，信噪比 (SNR) 就会增加 6. 02 dB。因此，16 位 ADC 就应该至少设定为 18 位精度。

　　SNR=6.02×N+1.76

　　其中，N 为 ADC 精度。对于 18 位精度 ADC 而言， SNR 的值为 110.08 dB，因此所需的更多精度位数 (w) 为：