技術(shù)文章：ADC的前端仿真

1、技術(shù)文章：adc的前端仿真 逐次靠近、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (sar-) 很容易挺直，用戶將模擬接在輸入端上 (ainp, ainn, ref)，會看到一個輸出數(shù)字代碼，這個代碼表示相對于基準的模擬輸入電壓。 此時，用戶大概很想分析一下轉(zhuǎn)換器的技術(shù)規(guī)格，來驗證轉(zhuǎn)換器的運行是否符合數(shù)據(jù)表中的標準。尤其當用戶發(fā)覺不夠快的時候，更需要確定轉(zhuǎn)換器是否已經(jīng)接收到內(nèi)部正確的模擬信號。用戶可以通過用法工具來預測發(fā)生這些問題的可能性，并解決這些問題。adc模擬輸入級仿真確實定依靠于電壓和的精確度。正是在這個方面，模擬se宏模型能夠發(fā)揮作用。數(shù)字信號完整性取決于定時、電壓-電流電平、以及寄生效應(yīng)。而數(shù)字ibis模型在這方

2、面會比較實用。我們會在下個月來談一談ibis，不過讓我們先解決adc的仿真環(huán)境。針對adc的spice仿真將信號傳送到adc中的試錯法是比較耗時的，并且不一定會起作用。假如用戶的模擬輸入引腳在轉(zhuǎn)換器正在捕獲電壓信息的關(guān)鍵時光點上不穩(wěn)定，這就不太可能獲得正確的輸出數(shù)據(jù)。spice模型使你能夠舉行的第一步操作就是驗證所有的模擬輸入，這樣的話，就不會有錯誤信號進入到你的轉(zhuǎn)換器中了。我們來認真看一看一款與ads8860相像的典型串行、偽差分sar-adc器件(圖1)。圖1 ads8860是一款偽差分輸入，1mhz，16位sar-adc。這款器件的tina-ti spice模型用法戶能夠仿真進入轉(zhuǎn)換器的

3、模擬信號所產(chǎn)生的效果。借助于這款模型，以及ainp、ainm、ref上合適的驅(qū)動器運算模型，在用戶舉行實際的pcb操作之前，確定是否能夠?qū)崿F(xiàn)良好轉(zhuǎn)換。adc宏模型的重要性在于，它能夠精確地描述轉(zhuǎn)換器輸入端子的特性。驅(qū)動ainp、ainn和ref的還必需精確地模擬它們的開環(huán)輸出 (ro)。我們來認真看一看這款宏模型的工作方式。這款轉(zhuǎn)換器宏模型用55pf采樣器對正、負輸入舉行分離采樣。此器件轉(zhuǎn)換ainp和ainn上兩個已采樣值之間的電壓差。如仿真結(jié)果所示，此模型必需在采集周期結(jié)束時起碼穩(wěn)定在一個最低有效位 (lsb) 的一半。對于這款16位轉(zhuǎn)換器來說，一個lsb的一半等于ref / 216。電壓基

4、準引腳，ref，需要在轉(zhuǎn)換過程期間，或者在convst引腳變?yōu)楦咧登?，浮現(xiàn)穩(wěn)定電壓(圖2)。在convst為低電平常，轉(zhuǎn)換器正在采集輸入信號(采集模式)。sar-adc宏模型具有1mhz的時鐘，并且確實產(chǎn)生了convst信號。轉(zhuǎn)換器的囫圇轉(zhuǎn)換時光內(nèi)，在位轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時，電壓基準引腳必需穩(wěn)定在lsb一半的水平上。圖2在這個支持三線制運行的三線制定時圖中，convst的作用是芯片挑選。圖3中針對ads8860的tina-ti模型對ainp和ainn上的輸入信號舉行采樣，并且給出模型的ainpsmpl和ainmsmpl上的采樣結(jié)果。圖3上圖為sar-adc的tina-ti宏模型。在圖4中，ainp上

5、的輸入等于3v，基準電壓等于4.096v。在用戶測試輸入信號的精確性時，將ads8860 tina-ti設(shè)置為感測放大器驅(qū)動器，amp_out_sig的輸出，與其輸出信號，ainpsmpl之間的差異。在觀看這個差異時，檢查采樣時光結(jié)束時，或者在convst引腳剛剛變?yōu)楦唠娖街暗膮^(qū)域。核實這個信號是否少于lsb的一半。圖4這個設(shè)置用于tina-ti電路監(jiān)視模擬與基準輸入。一旦用戶已經(jīng)檢查了針對精確性的模擬輸入功能，之后就需要檢查電壓基準引腳的穩(wěn)定性。在用戶測量ref引腳的精確度時，測量電壓基準輸出 (vf1) 和ths4281放大器輸出 (amp_out_ref) 之間的電壓差。確保用verr1的值來移除電壓基準 (ref5040) 和運算放大器 (ths4281) 產(chǎn)生的偏移誤差。在舉行這些操作的同時，用法iref1電流表檢查電流峰值剛剛浮現(xiàn)之前的電壓電平。結(jié)論對于sar-adc的仿真比較復雜。目前來看，還沒有精確模擬囫圇器件的完整轉(zhuǎn)換器模型?，F(xiàn)有資源是一個仿真模擬輸入引腳穩(wěn)定性的模擬spice文件。有了它，用戶就有了一款強大工具