【導讀】反復試驗的方法將信號發(fā)送到 ADC 非常耗時(shí)，而且可能有效也可能無(wú)效。如果轉換器捕獲電壓信息的關(guān)鍵時(shí)刻模擬輸入引腳不穩定，則無(wú)法獲得正確的輸出數據。SPICE 模型允許您執行的步是驗證所有模擬輸入是否穩定，以便沒(méi)有錯誤信號進(jìn)入轉換器。
ADC 的 SPICE 模擬
反復試驗的方法將信號發(fā)送到 ADC 非常耗時(shí)，而且可能有效也可能無(wú)效。如果轉換器捕獲電壓信息的關(guān)鍵時(shí)刻模擬輸入引腳不穩定，則無(wú)法獲得正確的輸出數據。SPICE 模型允許您執行的步是驗證所有模擬輸入是否穩定，以便沒(méi)有錯誤信號進(jìn)入轉換器。
讓我們仔細看看典型的串行偽差分 SAR-ADC，例如ADS8860（圖 1）。
圖 1 ADS8860 是一款偽差分輸入、1 MHz、16 位 SAR-ADC。
該設備的 TINA-TI Spice 宏模型允許您模擬進(jìn)入轉換器的模擬信號的影響。借助此模型以及 AINP、AINM 和 REF 處的適當驅動(dòng)器運算放大器模型，您可以在進(jìn)入 PCB 之前確定是否可以實(shí)現良好的轉換。ADC 宏模型的重要性在于它準確地表征了轉換器的輸入端子。驅動(dòng) AINP、AINN 和 REF 的運算放大器還必須準確地模擬其開(kāi)環(huán)輸出電阻 (Ro)。
讓我們開(kāi)始弄清楚這個(gè)宏模型是如何工作的。轉換器宏模型使用 55 pF 采樣電容器分別對正輸入和負輸入進(jìn)行采樣。該設備轉換 AINP 和 AINN 處兩個(gè)采樣值之間的電壓差。當您查看模擬結果時(shí)，模型必須在采集周期結束時(shí)穩定到至少半個(gè) LSB。對于這個(gè) 16 位轉換器，半個(gè) LSB 等于 REF / 2 16。
電壓參考引腳 REF 需要在轉換過(guò)程中或 CONVST 引腳變?yōu)楦咧岛蟊３址€定的電壓（圖 2）。當 CONVST 為低時(shí)，轉換器正在獲取輸入信號（獲取模式）。SAR-ADC 宏模型具有 1 MHz 時(shí)鐘，并會(huì )產(chǎn)生 CONVST 信號。電壓參考引腳必須在轉換器的整個(gè)轉換時(shí)間內在位轉換周期結束時(shí)穩定到半 LSB 電平。
圖2 在這個(gè)具有三線(xiàn)操作的三線(xiàn)時(shí)序圖中，CONVST 用作芯片選擇。
圖 3中ADS8860的 TINA-TI 模型對 AINP 和 AINN 上的輸入信號進(jìn)行采樣，并在模型的 AINPsmpl 和 AINMsmpl 上顯示結果。
圖 3 這是 SAR-ADC 的 TINA-TI 宏模型。
在圖 4中，AINP 處的輸入等于 3V，參考電壓等于 4.096V。在測試輸入信號的精度時(shí)，設置ADS8860 TINA-TI 電路以感測放大器驅動(dòng)器的輸出 AMP_OUT_sig 與其輸出信號 AINPsmpl 之間的差異。在查看此差異時(shí)，檢查采集時(shí)間結束時(shí)或 CONVST 引腳升高之前的區域。驗證信號是否小于半個(gè) LSB。
圖 4 此設置用于 TINA-TI 電路監控模擬和參考輸入?！?/p>
檢查模擬輸入函數的準確性后，檢查電壓參考引腳的穩定性。在測量 REF 引腳的準確性時(shí)，測量電壓參考輸出 (VF1) 和THS4281放大器輸出 (AMP_OUT_ref) 之間的差異。務(wù)必使用 VERR1 的值消除電壓參考 ( REF5040 ) 和運算放大器 ( THS4281 ) 產(chǎn)生的偏移誤差。在執行此操作時(shí)，使用 iref1 電流表檢查電流尖峰之前的電壓水平。參考文獻 1 為該模擬提供了很好的深入信息。
結論
對于 SAR-ADC 來(lái)說(shuō)，模擬是一件棘手的事情。目前還沒(méi)有完整的轉換器模型可以準確地模擬整個(gè)設備。您擁有的資源是一個(gè)模擬 SPICE 文件，它可以模擬模擬輸入引腳的穩定性。擁有此工具的幸運在于，您擁有一個(gè)強大的工具來(lái)解決關(guān)鍵、困難的轉換器問(wèn)題之一。
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