ADS7810是12位800kHz采样CMOS模数转换器

2020-7-15 09:50:53 1997 CMOS

0 　　特征　　●1.25微秒吞吐时间　　●标准±10V输入范围　　●最小69dB SINAD，输入250kHz 　　●最大入口为±3/4 LSB，最大DNL为±1 LSB 　　●内部参考　　●配有S/H、REF、时钟等。　　●带锁存器的并行数据　　●28针SOIC 　　说明　　ADS7810是一个完整的12位采样a/D，采用最先进的CMOS结构。它包含一个完整的12位电容式合成孔径雷达a/D，带有输入S/H、基准、时钟、微处理器接口和三态输出驱动器。　　ADS7810的采样率为800kHz，并保证在整个温度范围内。激光微调定标电阻器提供工业标准的±10V输入范围，而创新设计允许在±5V电源下工作。　　28针ADS7810可在塑料SOIC中使用，完全指定在工业–40°C至+85°C范围内运行。　　　　典型性能曲线　　T=+25°C，fS=800kHz，+VDIG=+VANA=+5V，-VANA=-5V，使用内部参考和图4b所示的输入50Ω电阻器，除非另有规定。　　　　基本操作　　图1显示了操作ADS7810的基本电路。使R/C（引脚23）低至少40ns将启动转换。BUSY（引脚25）将变低并保持在低位，直到转换完成并输出寄存器已更新。数据将与D11上的MSB（管脚6）以二进制2的补码输出。忙得很高可以用来锁定数据。当忙时，所有转换命令都将被忽略。　　ADS7810将在转换结束时开始跟踪输入信号。在转换命令之间允许1.25微秒，确保准确获取新信号。　　　　开始转换　　CS（引脚24）和R/C（引脚23）的组合低ADS7810的采样/保持至少40ns保持状态并开始转换。忙碌（针脚25）将消失在转换完成之前保持低位内部输出寄存器已更新。全新的在忙低时转换命令将被忽略。　　ADS7810将在最后开始跟踪输入信号转换。在转换命令之间允许1.25微秒，确保准确获取新信号。参考表一是CS、R/C和BUSY状态的摘要图2和图3为定时参数。　　CS和R/C在内部或水平触发。在那里不是先输入低的要求启动转换。如果CS或R/C启动转换时，请确保不太关键的输入至少是低的启动输入前10ns。　　　　为了减少控制管脚的数量，可以将CS系在较低的位置使用R/C控制读取和转换模式。请注意当R/C高且没有正在进行转换。参见读取数据部分“读取”和“转换”模式。　　读取数据　　ADS7810以二进制2的补码数据格式输出全并行数据。并行输出将激活当R/C（插脚23）为高时，CS（插脚24）为低，并且不进行转换。任何其他组合都会将并行输出三态化。有效的转换数据可以在D11-D0（引脚6-13和1518）上以完全并行的12位字读取。理想输出代码见表二。　　在转换完成和输出寄存器已更新，忙碌（引脚25）将去高。最新转换的有效数据将在D11-D0（插脚6-13和15-18）。忙得很高可以用来锁定数据。见表三和图2、3。　　注意：为了获得最佳性能，连接到D11-D0的外部数据总线在转换期间不应处于活动状态。外部异步数据信号的开关噪声会引起数字馈通，降低变换器的性能。　　通过对CS进行分层可以减少控制线的数量使用R/C启动转换并激活转换器的输出模式时为低。见图2。　　输入范围　　ADS7810提供标准的±10V输入范围。图4a和4b显示了ADS7810（带或不带外饰）所需的电路连接。用图4b所示的50Ω电阻器测试并保证偏移和满标度误差（1）规格。该外部电阻器使使用微调电位器或微调DAC微调偏移±50mV成为可能。如果偏移和增益误差将在软件中修正，或者对于特定应用来说可以忽略不计，则可以省略该电阻器。有关详细信息，请参阅数据表的校准部分。　　3.125kΩ的标称输入阻抗来自产品数据表首页所示的内部电阻网络和外部50Ω电阻的组合。输入电阻分压器网络提供固有过电压保护，保证至少为±25V。50Ω，1%电阻不会影响转换器的精度或漂移。它对内部电阻的影响很小，不需要更严格的公差。　　注：显示的内部电阻值仅供参考。精确值可以变化±30%。ADS7810内部的所有电阻器都是如此。每个电阻分压器都经过修剪，以便实现正确的分压。　　注：（1）满标度误差包括在+FS和-FS处测得的偏移和增益误差。　　　　校准　　ADS7810可以在硬件或软件上裁剪。由于偏移量直接影响增益，因此应在增益之前修剪偏移量。　　硬件校准　　为了校准ADS7810的偏移和增益，如图4a所示安装适当的电阻和电位计。双极零点的校准范围为±50mV，满刻度的校准范围为±120mV。　　电位计P1和电阻器R1构成偏移调整电路，P2和R2构成增益调整电路。准确的数值并不重要。R1和R2不应大于所示值。它们可以很容易地变小，以提供更大的调整范围。将这些值降低到指示值的15%以下可能会开始对转换器的运行产生不利影响。　　P1和P2也可以变大以减少功耗。然而，较大的电阻将有用的调整范围推到电位器的边缘。为了保持合理的灵敏度，P1可能不应超过20kΩ和P2 100kΩ。　　软件校准　　为了校准ADS7810的偏移和增益，不需要外部电阻。有关外部电阻器影响的详细信息，请参阅“无校准”部分。　　无校准　　电路连接见图4b。请注意，通过50Ω电阻的实际电压降比通过内部电阻分压器网络的电压降低近两个数量级。在选择外部电阻器的精度和漂移规格时，应考虑到这一点。在大多数应用中，1%的金属薄膜电阻就足够了。　　在某些应用中，可能不需要图4b中所示的外部50Ω电阻器。该电阻为偏移提供微调能力，并补偿ADS7810内部的轻微增益调整。不使用50Ω电阻将导致小的增益误差，但不会影响固有的偏移误差。图5显示了电路中有或没有50Ω电阻时的典型传递函数特性。　　参考　　ADS7810可以使用其内部2.5V参考电压或外部参考电压工作。通过对引脚3应用外部参考，可以绕过内部参考。REF处的参考电压在内部缓冲，并在盖（引脚4）上输出。　　REF 　　REF（引脚3）是外部参考的输入或内部2.5V参考的输出。0.1μF电容器应尽可能靠近参考引脚连接。电容器和REF的输出电阻产生一个低通滤波器来限制基准上的带噪。使用较小的电容值会给参考信号引入更多的噪声，从而降低信噪比和信噪比。内部参考不应用于大于100微安的汇电流或源电流。此外，所有外部负载应为静态负载。　　外部参考的范围是2.3V到2.7V，并确定实际LSB大小。提高基准电压可以增大变换器的满量程和LSB尺寸，从而提高信噪比。　　　　CAP 　　CAP（引脚4）是内部参考缓冲器的输出。应将10μF钽电容器放置在尽可能靠近电容器的位置，以在整个转换周期内为CDAC提供最佳的开关电流，并补偿缓冲器的输出。使用小于1μF的电容器可导致输出缓冲器振荡，并且可能没有足够的电荷供CDAC使用。电容值大于10μF对提高性能的影响很小。当使用内部参考电压或外部提供参考电压的80%时，盖销上的电压约为2V。　　布局　　权力　　ADS7810的大部分功率用于模拟和静态电路，应将其视为模拟元件。为了获得最佳性能，将模拟和数字+5V电源引脚连接到同一+5V电源，并将模拟和数字接地连接在一起。　　为了获得最佳性能，±5V电源可以由用于其余模拟信号调节的任何模拟电源产生。如果存在±12V或±15V电源，可以使用简单的调节器。A/D的+5V电源应与用于系统数字逻辑的+5V电源分开。将+VDIG（引脚27）直接连接到数字电源可以由于数字逻辑的开关噪声而降低转换器性能。　　虽然不建议使用数字电源为转换器供电，但请确保正确过滤电源。无论使用滤波数字电源还是调节模拟电源，VDIG和VANA都应连接到同一个+5V电源。　　接地　　ADS7810上有三个接地引脚。DGND（引脚22）是数字电源接地。AGND2（引脚5）是模拟电源接地。AGND1（引脚2）是参考A/D内部所有模拟信号的接地。AGND1更容易受到电流感应电压降的影响，并且必须具有返回电源的最小电阻路径。　　ADS的所有接地引脚应与模拟接地平面相连，与系统的数字逻辑接地分开，以实现最佳性能。模拟和数字接地平面都应与“系统”接地连接，尽可能靠近电源。这有助于防止动态数字接地电流通过公共阻抗调制模拟接地到电源接地。　　信号调节　　在许多CMOS A/D转换器中，用于采样保持的FET开关会释放大量的电荷注入，从而导致驱动运放振荡。ADS7810的电阻前端可以衰减这种电荷，并降低其大小，从而显著减轻外部输入放大器或缓冲器的负担。　　但是，请记住，在电压波动为±10V、频率为几百千赫的情况下保持信号完整性是非常困难的。此外，外部输入放大器必须主要在采样周期约200ns内驱动ADS7810。这将需要一个高速，精确的放大器，可以摆动到大于±10V。　　对于主频低于200kHz的信号，OPA671运算放大器应适合大多数应用。在某些情况下或在输入频率较高的情况下，OPA671和BUF634（在其宽带模式下）的复合配置可能是最佳选择。更多信息请参见BUF634数据表。　　ADS7810的电阻前端还提供了保证的±25V过电压保护。在大多数情况下，这样就不需要外部输入保护电路。　　中间闩锁　　ADS7810对于并行端口有三态输出，但是如果总线在转换期间处于活动状态，则应使用中间锁存器。如果在转换过程中总线未激活，则三态输出可用于将A/D与同一总线上的其他外围设备隔离。　　中间锁存器有利于任何单片A/D转换器。ADS7810具有610μV的内部LSB尺寸。来自并行端口上的快速开关信号的瞬态，即使在A/D为三态时，也可以通过基板耦合到模拟电路，从而导致转换器性能下降。 0
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