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所有的這些干擾是怎么回事?

作者: 時(shí)間:2016-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  在使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 () 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),您肯定希望輸出能夠從一個(gè)值向另一個(gè)值單調(diào)轉(zhuǎn)換,但實(shí)際電路并不總是以這種方式工作的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201603/288469.htm

  在某些特定代碼范圍內(nèi)出現(xiàn)過沖與下沖(即干擾脈沖)也很平常。這些脈沖會(huì)以這兩種形式中的一種出現(xiàn),如圖 1 所示。

    

 

  圖1:干擾行為

  圖 1a 是一種可產(chǎn)生兩個(gè)代碼轉(zhuǎn)換誤差區(qū)的干擾,在R-2R 高精度 中很常見。圖 1b 是單波瓣干擾脈沖,在電阻串 DAC拓?fù)渲休^常見。干擾脈沖可通過能量測(cè)量進(jìn)行量化,單位常為每秒納伏 (nV-s)。

  在討論 DAC 干擾源之前,我們必須先給“主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換”這個(gè)術(shù)語下定義。主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換是指因較低位 (LSB) 轉(zhuǎn)換而造成最高有效位 (MSB) 發(fā)生變化的單個(gè)代碼轉(zhuǎn)換。0111 到 1000 或 1000 到 0111 的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換就是主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換的具體實(shí)例??蓪⑵淇醋魇谴蠖鄶?shù)開關(guān)的反相。這也是干擾最常見的地方。

  兩個(gè)需要注意的地方是多個(gè)開關(guān)同時(shí)觸發(fā)時(shí)的開關(guān)同步與開關(guān)電荷轉(zhuǎn)移。為了便于討論,我們需要看一下設(shè)計(jì)旨在依賴開關(guān)(可在代碼轉(zhuǎn)換過程中同步)的 R2R 電阻串 DAC,如圖 2 所示。

    

 

  圖2:DAC 主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換

  我們都知道完美同步是不可能實(shí)現(xiàn)的。開關(guān)過程中的任何變化都會(huì)導(dǎo)致所有開關(guān)在短時(shí)間內(nèi)處于或高或低的切換狀態(tài),造成 DAC 輸出誤差?;謴?fù)之后,開關(guān)電荷將在趨穩(wěn)之前創(chuàng)建一個(gè)反向波瓣。

  因此,讓我們來看一下主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換過程的三個(gè)階段以及 DAC 輸出響應(yīng)情況,如圖 3 所示。

    

 

  圖3:轉(zhuǎn)換過程中的 DAC 輸出

  1.代碼轉(zhuǎn)換前的 DAC 初始階段。我們看一下本例中代表二進(jìn)制代碼 011 的 3 個(gè) MSB。

  2.DAC 輸出進(jìn)入主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換后,會(huì)導(dǎo)致所有 R-2R 開關(guān)短時(shí)間接地。

  3.短期開關(guān)電荷注入之后,DAC 恢復(fù),同時(shí)輸出開始趨穩(wěn)。

  通過比較主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換與非主要進(jìn)位轉(zhuǎn)換的輸出干擾(如圖 4 所示)可以證明, 開關(guān)同步是其主要原因。

  X 軸標(biāo)度是 200ns/p,Y 軸標(biāo)度是 50mV/p。

    

 

  圖4:R-2R DAC 輸出干擾

  到目前為止,我們已經(jīng)了解了 R-2R DAC 架構(gòu)中的干擾現(xiàn)象,證明開關(guān)同步是產(chǎn)生干擾的主要原因。但當(dāng)我們了解電阻串 DAC 的干擾時(shí)發(fā)現(xiàn)事情并非完全如此。在設(shè)計(jì)上,它會(huì)接入電阻器串上的不同點(diǎn)來產(chǎn)生輸出電壓。在不進(jìn)行多重開關(guān)的情況下,不僅脈沖幅度比較小,而且主要由數(shù)字饋通控制。圖 5 是進(jìn)行相同主要進(jìn)位代碼轉(zhuǎn)換時(shí),R-2R DAC 與電阻串 DAC 拓?fù)涞膶?duì)比。

    

 

  圖5:R-2R 與電阻串 DAC 的輸出干擾對(duì)比

  理解干擾產(chǎn)生的原因有助于您確定設(shè)計(jì)方案是否能夠承受這類短暫脈沖。未來幾周內(nèi)我將介紹一些幫助降低干擾的方法。



關(guān)鍵詞: DAC R-2R

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