3 电容性 DAC (CDAC)

+荐课 提问/讨论 评论 收藏 分享
大家好,欢迎收看 TI 高精度实验室 系列,我们将说明有关 SAR ADC 的电压参考需要 考虑的事项。 本节的目的是 概述 SAR ADC 的内部电路。 我们将特别关注电容性 DAC, 或称为 CDAC。 在了解 CDAC 后,将显示出 在 SAR ADC 的参考输入端 产生电流暂态的机制。 此处我们有整个参考系列的讨论项目。 在本节中,将介绍内部电容性数位类比 转换器,即 CDAC,以及涵盖的比较电路区块的功能性, 并且说明 SAR 参考输入端 的电气作用。 让我们开始吧! SAR 资料转换器的转换週期 可以分成两个不同阶段-- 撷取阶段与转换阶段。 在撷取阶段,外部的驱动电路 将为转换器的内部取样充电并维持电压的 电容器,让其电压与放大器输出电压相同。 在撷取阶段的开始,开关 S1 是关闭的, 在撷取阶段结束时,开关 S1 则是开启, 此时转换程序开始启动。 右侧的图形显示进行取样和保持电压, 在撷取期间,对其内部电容器充电 到目标电压。 本投影片显示转换阶段。 在转换阶段开始时, 开关 S1 开启,而输入电压 储存在取样和保持电压的电容器中。 在此例中,你可以看到 2.6 伏特电压 储存在取样和保持电压的电容器中。 SAR ADC 的操作原则是使用二进位搜寻演算法 然后收敛到输入信号。 在 SAR ADC 架构的核心, 电容性 DAC 或称 CDAC,会产生 二进位的加权电压做为参考输入电压的函数, 使用高速比较器 来执行位元判定。 在本例中,我们介绍一个五位元转换器, 因此将进行五次比较, 从最高有效位元 MSB 开始, 再逐一进行到最低有效位元 LSB。 SAR ADC 比较器在每个转换时间週期, 就会执行一次位元判定,其间 CDAC 会在比较器的输入端,设定 一个二进位加权电压。 右侧的图形显示此二进位加权 CDAC 电压, 作为二进位搜寻演算法收敛的输入电压。 接著,我们将显示 CDAC 的内部电路, 并且概述其工作原理。 此概述能够更深入了解 在 ADC 参考电压输入端,产生的电流暂态 的起源。 此处,我们将显示 CDAC 的内部电路。 CDAC 是由一个具有二进位加权值的电容器区域 加上一个额外的 LSB 电容器。 此范例说明一个五位元的 SAR ADC 转换器。 所有电容器都拥有二进位的加权值 -- C、C/2、C/4 直到最低有效加权值 C/16。 最后两个电容器都拥有加权值 C/16, 所有电容器阵列连接起来, 形成并联总电容量为 2 倍 C。 转换程序从撷取阶段开始, 其中开关 SA 关闭而开关 SB 连接到输入 电压正 2.6 伏特。 在 ADC 输入端施加输入电压 VIN, 而等于负 2 乘以 C 再乘以 VIN 的总电量 则储存在电容器阵列中。 此阵列的等效图形 显示输入电路的简化图。 重複一次,电容量 2 倍 C, 是所有转换电容器并联后的电容量。 输入电压直接施加于 2 倍电容量的电容器两端,并且等于负 2 乘以 C 再乘以 VIN 的 电量亦储存此电容器阵列中。 在撷取阶段结束后, 转换阶段启动保持模式。 在保持模式下,启动开关测试。 所有二进位加权的电容器 开关 S1 到 S5首先接地, 在比较器的输入端产生的 BC 电压 等于负 2.6 伏特。 请注意,此时电压已经反向,因为二进位加权 电容器的相反侧现在接地了。 开关 SB 切断与输入信号针脚的连接, 然后连接到参考电压输入端。 再看位于右边的图形, 它是电路的简略图。 转换程序藉著电荷重新分配 加以执行。 转换序列是从最高有效位元 或称 MSB 开始判定。 在此步骤中,开关 S1会把最大电容器 C 连接到参考电压 VREF。 电容器 C 形成一个 101 五位元的电容分配器 配合其他二进位加权电容器。 在右侧的简化电路图 显示比较器的电压成为 DC 等于负 VIN 加 VREF 除以 2 或者 VC 等于负 0.552 伏特。 既然在反相比较器输入端的电压 是负值,则比较器的输出电压 升高,形成最高有效位元判定, MSB 等于 1。 请注意,当执行 MSB 判定时,参考输入电压看到 一个有效开关的电容负载为 C/2。 当它连接到电路时,这个电容负载将造成 一个快速暂态电流突波。 这个转换程序将继续执行 MSB 减 1 的有效位元判定。 第二位元判定步骤,使用开关 S2 将 C/2 电容器连接到 VREF。 既然第一位元判定步骤 导致 MSB 等于 1,而开关 S1 转而接地,再次让电容器 C 放电。 电容器 C/2 形成一个 3 到 4 的电容分配器 配合其他二进位加权电容器, 如右侧显示的简化电路图。 比较器的电压成为 VC 等于负 VIN 加 3/4 乘 VREF。 造成在反相比较器输入端的电压 是正值,而编译器的输出电压 走低,形成第二个有效位元判定, MSB 减去 1 的有效位元等于 0。 在第三个有效位元判定,C/4 使用 S3 开关,连接到 VREF。 既然先前位元判定步骤为 0, S2 开关左侧连接到 VREF。 以并联方式连接电容器 C/4 和电容器 C/2 形成一个 5-取样端的电容分配器 配合其他二进位加权电容器, 如右侧显示的简化电路图。 造成在反相比较器输入端的电压 是负值,则比较器的输出电压 升高,造成第三个位元判定等于 1。 以类似的方式,在第四个位元判定期间,C/8 电容器 使用 S4 开关,连接到 VREF。 既然最后一个位元判定步骤为高, 开关 S3 转而接地,再次让电容器 C/4 放电。 在右侧的简化电路图 显示比较器的电压成为 VC 等于负 VIN 加 11/16 乘 VREF。 造成在反相比较器输入端的电压 是正值,则比较器的输出电压 走低,造成第四个位元判定等于 0。 在最后步骤,最低有效位元 或称 LSB 或第五个位元判定,是由电容器 C/16 切换操作, 如电路图显示,使用开关 S5 操作。 产生的五位元转换结果是 10100。 在转换阶段,参考输入会看到 一个动态开关的电容负载 当二进位加权位元判定 是在每个转换时间週期执行的。 请注意,参考输入电压 在当二进位加权电容器 进行充电时必须维持稳定。 重点要强调,最严重的动态电流暂态 往往发生在进行最高有效位元判定期间, 此时最大电容值的电容器正处于切换。 在 SAR ADC 架构上,参考输入 在转换阶段中,会执行几次取样。 在每个转换时间週期,进行二进位加权位元判定时, 参考输入都会执行一次取样。 该图显示在 12 位元的 ADC 型号为 ADS8028, 在其参考输入端看到的参考电流暂态。 当转换程序开始启动时, 会出现一个大幅度的初始电流暂态, 是在每次进行位元判定时,产生的 12 个电流 暂态。 虽然参考输入的平均电流消耗 可能仅有几百微安培的范围, 在此输入针脚发生的快速电流暂态 幅度就可能达到几十毫安培。 当进行二进位加权转换时, 在每个转换时间週期就会发生电流暂态。 在典型的 SAR ADC 中,转换时间频率 在几十百万赫 MHz 的范围内, 而发生的快速电流暂态脉冲 彼此之间只相隔几个纳秒距离。 这就是参考驱动电路需要 相对大量的旁路电容器的原因, 以便将电荷储存到二进位加权电容器阵列内, 而且参考驱动电路必须能够 驱动电容性负载, 以便保持参考输入电压稳定。 本影片内容至此结束。 谢谢收看。 请接受测验,看看您是否理解
课程介绍 共计7课时,1小时39分24秒

[高精度实验室] ADC系列 7 : SAR ADC 功耗分析与计算

ADC 信号链 高精度实验室 SAR 功耗 TIPL

本章节将涵盖SAR ADC功耗的基本分析,以及减小功耗的方法。另外,我们将定义并解释模拟供电,数字供电,前端驱动电路供电等概念。

推荐帖子

430G2553AD转换12864显示
void lcdxianshi(); void AD(); void clock_init() {                               P1DIR |= BIT7;&nbsp...
FLY--小强 微控制器 MCU
MDK启动代码图形化配置脚本
MDK不仅提供了文本界面编辑初始化代码的方式,同时也提供了图形化编辑初始化代码的方式。其图形化界面由一组脚本来控制。该脚本类似与网页的HTML语言脚本,但是要简陋的多。该脚本的执行不能影响程序的编译,所以该脚本隐藏于注释当中。对于C语言程序,每行必须以“//”开头;而对于汇编语言则需要以“;//”开头。该脚本常用的标签有如下几个(我自己总结出来的,不一定代表其所有的功能): <h>…...
柳叶舟 微控制器 MCU
一种适用于多个系统的设计:再塑超声波成像系统设计
本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 13:17 编辑 作者:Xiaochen Xu、Harish Venkataraman 和 Anand Udupa,德州仪器 (TI)     由于其安全性、高性价比以及实时性能,超声波成像可以说是一种极为重要的医疗成像方法。在过去的 20 多年里,传统台式超声波系统主导了医疗超声波应用。人口老龄化、不断攀升的保健...
德州仪器 模拟与混合信号
Instaspinfoc TMS320F28027f
发现在f28027加上了foc,牵扯了电机控制这一领域,程序代码有点复杂了,不好理解,本人的c语言不是太精通,求告诉方法 。...
Mavine TI技术论坛

推荐文章

STM8学习笔记---ADC多通道采样遇到问题及解决方法 2021年09月22日
在ADC多通道采样时遇到了一个问题,费了半天劲才找到原因。在此将分析过程记录下来。这是STM8S003单片机5个通道ADC采样程序,在主函数中依次读取各个通道的ADC采样值。首先单独测试一下每个通道的值。每个通道单独测试采样值 ch2 = 623, ch3 = 0,ch4 = 2,ch5 = 1023, ch6 = 408。下面开始多通道采样,ch2和ch3同时采样。采样...
【STM32平衡小车】通过ADC获取电池电压 2021年09月22日
, 送单片机 ADC 检测, 以 12 位 ADC 的 STM32 举例, Get_Battery 为ADC 采集的变量, 那么很容易计算得到电池的电量为:Battery_Voltage = Get_Battery * 3.3 * 11 / 4096(单位: V)二、代码adc.c#include "adc.h"void  Adc_Init(void...
STM8学习笔记---ADC平均值采样和有效值采样算法分析 2021年09月18日
只有零点几伏,所以采样电阻不会对负载造成影响。由于采样电阻上的压降很小,MCU不能直接使用,所以通过放大电路,将采样电阻上的电压放大到MCU能直接识别的范围内,然后通过MCU上的ADC口直接读取放大电路出来的电压信号,就能计算出输入电流值的大小。这样只需通过一个采样电阻同时结合软件的算法,就能计算出电源输入电流大小,简化了硬件电路,节约了开发成本,同时又缩短了开发周期。平均值采样...
STM8 ADC转换模式-------单次模式 2021年09月18日
STM8单片机ADC支持5种转换模式:单次模式,连续模式,带缓存的连续模式,单次扫描模式,连续扫描模式。单次模式在单次转换模式中,ADC仅在由ADC_CSR寄存器的CH[3:0]选定的通道上完成一次转换。该模式是在当CONT位为0时通过置位ADC_CR1寄存器的ADON位来启动的。一旦转换完成,转换后的数据存储在ADC_DR寄存器中,EOC(转换结束)标志被置EOCIE 被置...

shakencity

学习学习SAR ADC 功耗分析与计算

2019年12月10日 11:57:03

大明58

[高精度实验室] ADC 6 : SAR ADC 功耗分析与计算

2019年10月11日 15:18:09

lukouGao

有点难度,完全听不同

2019年06月23日 17:28:09

zwei9

学习一下TI 高精度实验室 – SAR ADC 功耗分析与计算

2019年05月07日 01:42:30

hawkier

学习下,挺好的

2019年03月30日 11:54:16

xiaozhuang

学习SAR ADC 功耗了

2019年03月06日 08:28:37

wudianjun2001

学习

2019年01月28日 14:15:15

weixiu123

学习一下

2019年01月10日 19:01:47

hellokt43

学习

2019年01月07日 11:45:22

天马行空0

学习了

2019年01月03日 09:56:46

59477cq

了解了

2018年12月28日 22:11:33

13296505642

学习了

2018年12月21日 08:49:24

分享到X
微博
QQ
QQ空间
微信

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新文章 手机版

站点相关: EEWORLD首页 EE大学堂 论坛 下载中心 Datasheet 活动专区 博客

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2021 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved