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A/D转换器所需的PCB布线策略_转换器_逐次

雨夜梧桐 2024-12-18 08:05:36 0

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图1. 12位CMOS逐次逼近型A/D转换器的方框图。
此转换器利用了由电容阵列形成的电荷分布。
逐次逼近型A/D转换器的布线 逐次逼近型A/D转换器有8位、10位、12位、16位以及18位分辨率。
初,这些转换器的工艺和构造是带R-2R梯形电阻网络的双极型。
但是 近,采取电容电荷分布拓扑将这些器件移植到了CMOS工艺。
显然,这种移植并没有改变这些转换器的系统布线策略。
除较高分辨率的器件外,基本的布线方法是同等的。
对付这些器件,须要特殊把稳防止来自转换器串行或并行输出接口的数字反馈。
从电路和片内专用于不同领域的资源来看,仿照在逐次逼近型A/D转换器中占主导地位。
图1是一个12位CMOS逐次逼近型A/D转换器的方框图。

此转换器利用了由电容阵列形成的电荷分布。
在此方框图中,采样/保持、比较器、数模转换器(DAC)的大部分以及12位逐次逼近型A/D转换器都是仿照的。
电路的别的部分是数字的。
因此,此转换器所需的大部分能量和电流都用于内部仿照电路。
此器件须要很小的数字电流,只有D/A转换器和数字接口会发生少量开关。
这些类型的转换器可以有多个地和电源连接引脚。
引脚名常常会引起误解,由于可用引脚标号区分仿照和数字连接。
这些标号并非意在描述到PCB的系统连接,而是确定数字和仿照电流如何流出芯片
知道了此信息,并理解了片内花费的紧张资源是仿照的,就会明白在相同平面(如仿照平面)上连接电源和地引脚的意义。
例如,10位和12位转换器范例样片的引脚配置如图2所示。

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图2. 逐次逼近型A/D转换器,无论其分辨率是多少位,常日至少有两个地连接端:AGND和DGND。
此处以Microchip的A/D转换器 MCP4008和MCP3001为例。
图2. 逐次逼近型A/D转换器,无论其分辨率是多少位,常日至少有两个地连接端:AGND和DGND。
此处以Microchip的A/D转换器 MCP4008和MCP3001为例。
对付这些器件,常日从芯片引出两个地引脚:AGND和DGND。
电源有一个引出引脚。
当利用这些芯片实现PCB布线时,AGND和DGND该当连接到仿照地平面。
仿照和数字电源引脚也该当连接到仿照电源平面或至少连接到仿照电源轨,并且要尽可能靠近每个电源引脚连接适当的旁路电容。
象MCP3201这样的器件,只有一个接地引脚和一个正电源引脚,其 的缘故原由是由于封装引脚数的限定。
然而,隔离开地可增大转换用具有良好和可重复 的可能性。
对付所有这些转换器,电源策略该当是将所有的地、正电源和负电源引脚连接到仿照平面。
而且,与输入旗子暗记有关的‘COM’引脚或‘IN’引脚该当只管即便靠近旗子暗记地连接。
对付更高分辨率的逐次逼近型A/D转换器(16位和18位转换器),在将数字噪声与“安静”的仿照转换器和电源平面隔离开时,须要其余稍加把稳。
当这些器件与单片机接口时,该当利用外部的数字缓冲器,以得到无噪声运行。
只管这些类型的逐次逼近型A/D转换器常日在数字输出侧有内部双缓冲器,还是要利用外部缓冲器,以进一步将转换器中的仿照电路与数字总线噪声隔离开。
这种系统的精确电源策略如图3所示。
图3.对付高分辨率的逐次逼近型A/D转换器,转换器的电源和地该当连接到仿照平面。
然后,A/D转换器的数字输出应利用外部的三态输出缓冲器缓冲。
这些缓冲器除了具有高驱动能力外,还具有隔离仿照和数字侧的浸染。
图3.对付高分辨率的逐次逼近型A/D转换器,转换器的电源和地该当连接到仿照平面。
然后,A/D转换器的数字输出应利用外部的三态输出缓冲器缓冲。
这些缓冲器除了具有高驱动能力外,还具有隔离仿照和数字侧的浸染。
高 ∑-△型A/D转换器的布线策略高 ∑-△型A/D转换器硅面积的紧张部分是数字。
早期生产这种转换器的时候,范例中的这种转变匆匆利用户利用PCB平面将数字噪声和仿照噪声隔离开。
与逐次逼近型A/D转换器一样,这些类型A/D转换器可能有多个仿照地、数字地和电源引脚。
数字或仿照设计工程师一样平常都方向于将这些引脚分开,分别连接到不同的平面。
但是,这种方向是缺点的,尤其是当您试图办理16位到24位 器件的严重噪声问题时。
对付有10Hz数据速率的高分辨率∑-△型A/D转换器,加在转换器上的时钟(内部或外部时钟)可能为10MHz或20MHz。
此高频率时钟用于开关调制器和运行过采样引擎。
对付这些电路,与逐次逼近型A/D转换器一样,AGND和DGND引脚也是在同一地平面上连接在一起。
而且,仿照和数字电源引脚也 好在同一平面上连接在一起。
对仿照和数字电源平面的哀求与高分辨率逐次逼近型A/D转换器相同。
必须要有地平面,这意味着至少须要双面板。
在此双面板上,地平面至少要覆盖全体板面积的75%。
地平面层的用场是为了降落接地阻抗和感抗,并供应对电磁滋扰(EMI)和射频滋扰(RFI)的屏蔽浸染。
如果在电路板的地平面侧须要有内部连接走线,那么走线要尽可能短并与地电流回路垂直。
结论对付低 的A/D转换器,如六位、八位或乃至可能十位的A/D转换器,仿照和数字引脚不分开是可以的。
但当您选择的转换器 和分辨率增加时,布线哀求也更严格了。
高分辨率逐次逼近型A/D转换器和∑-△型A/D转换器,都须要直接连接到低噪声仿照地和电源平面。

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