Chọn ADC có Độ Phân Giải Cao hoặc Tần Số Cao

Hệ thống số tiếp theo của bạn có khả năng sẽ phải giao tiếp với thế giới analog, thông qua cảm biến hoặc không dây. Nếu bạn là một nhà thiết kế hệ thống và bạn không dự định sử dụng SoC hoặc MCU với ADC tích hợp, bạn có thể đạt được hiệu suất tương đương với các hệ thống đắt tiền hơn khi bạn chọn ADC có độ phân giải cao hoặc tần số cao phù hợp cho hệ thống của mình. Mặc dù nói chung có sự đánh đổi giữa độ phân giải và tốc độ lấy mẫu, nhưng có rất nhiều lựa chọn trên thị trường sẽ đáp ứng nhu cầu của bạn.

Tốc độ lấy mẫu so với Độ phân giải

Nếu bạn xem xét thị trường ADC, bạn sẽ thấy có sự đánh đổi giữa tần số và độ phân giải. Lưu ý rằng độ phân giải ám chỉ số bit được sử dụng để mã hóa mức điện áp của tín hiệu analog. Độ sâu bit cao hơn có nghĩa là bạn có được biểu diễn tốt hơn về hành vi của tín hiệu analog theo thời gian. Nếu bạn biết rằng bạn sẽ làm việc với, chẳng hạn, tín hiệu hình sin, bạn có thể thoải mái với độ phân giải thấp hơn và bạn có thể sửa chữa bất kỳ thông tin nào bị thiếu bằng cách sử dụng một số kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Đối với các phép đo chính xác cao ở tần số thấp, như đo công suất quang, bạn sẽ muốn chọn ADC có độ phân giải cao nhất có thể trong khi ít lo lắng về tốc độ lấy mẫu.

Ngược lại với tốc độ lấy mẫu, là số tín hiệu số được thu thập bởi ADC mỗi đơn vị thời gian. Khi chọn một ADC có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tần số cao thành một số kỹ thuật số, bạn sẽ cần sử dụng một ADC có tốc độ lấy mẫu cao hơn, nhờ vào định lý Nyquist. Tốc độ lấy mẫu cho ADC của bạn nên ít nhất gấp đôi tần số bạn muốn đo bằng ADC của mình. Nếu bạn đang làm việc trong một băng tần cụ thể, sau đó bạn nên chọn ADC của mình dựa trên tần số ở đầu cao của băng tần mong muốn của bạn.

Mô-đun thu phát RF và SoCs thường chứa ADC tích hợp để thu thập tín hiệu analog ở phía nhận của một hệ thống không dây. Các ứng dụng khác, như vi điều khiển cho các nút cảm biến, cũng cần thu thập các phép đo analog từ các thiết bị khác và xử lý một số dữ liệu số. Dù trường hợp nào đi nữa, bất kỳ thiết bị nào được thiết kế để giao tiếp với thế giới analog đều cần ít nhất một ADC, dù nó được tích hợp trong SoC hay là một IC riêng lẻ.

Chọn một ADC Tần số Cao

Ngoài tốc độ lấy mẫu và độ phân giải, các nhà thiết kế nên xem xét một số khía cạnh sau khi chọn bất kỳ ADC nào:

• Dải tần. Giống như các thành phần khác, dải tần quyết định phạm vi tần số mà ADC có thể được sử dụng. Nếu bạn đang làm việc với các ứng dụng không dây hoặc hệ thống radar phát xung, ADC của bạn nên bao gồm phạm vi ngoài băng tần mà bạn dự định sử dụng trong hệ thống của mình. Điều này trở nên đặc biệt quan trọng khi lấy mẫu các tín hiệu phức tạp có thể được phân tách với nhiều thành phần tần số để tránh hiện tượng aliasing.
• Số lượng kênh. Một số ADC bao gồm nhiều kênh và một bộ chuyển mạch nội bộ để chuyển đổi nhiều tín hiệu trong một IC duy nhất, cho phép bạn xây dựng một hệ thống tùy chỉnh mà không cần phải sử dụng SoC hoặc microcontroller.
• Mức tiêu thụ điện năng và ổn định nhiệt độ. Điều này quyết định phạm vi sử dụng hữu ích cho ứng dụng của bạn.
• Độ ồn RMS. Điều này sẽ quyết định mức độ lỗi trong tín hiệu số đầu ra của bạn. Giá trị này thường ở cấp độ nV đối với các ADC có độ phân giải cao. Lý tưởng nhất, giá trị này nên thấp hơn mức nền ồn trong hệ thống của bạn.

Texas Instruments, ADS1262IPWR

ADC ADS1262IPWR là thiết bị 11 kênh với độ ồn RMS thấp 7 nV và khả năng loại bỏ nhiễu 50/60 Hz lên đến 130 db. Với độ phân giải 32-bit, ADC này cung cấp phép đo chính xác của nhiều tín hiệu analog với một đơn vị duy nhất. ADC này có tốc độ lấy mẫu biến thiên từ 2.5 Sps đến 38.4 kSps trong gói TSSOP-28. Mức tiêu thụ điện năng thấp, ngay cả ở tốc độ lấy mẫu cao. ADC này là một lựa chọn tốt để thu thập các phép đo chính xác từ các thiết bị analog. Mạch dưới đây cho thấy một ví dụ về mạch đo cầu có bù nhiệt độ.

Ví dụ về mạch đo cầu có bù nhiệt độ với ADS1262IPWR, từ bảng dữ liệu.

Texas Instruments, ADC12J4000NKET

ADC ADC12J4000NKET 12-bit cung cấp tốc độ lấy mẫu cao lên đến 4 GSps. Đây là một lựa chọn tốt hơn cho các hệ thống tùy chỉnh cần thu và chuyển đổi tín hiệu không dây hoặc các tín hiệu RF khác. ADC này hoạt động ở điện áp thấp (1.2 đến 1.9 V) và tiêu thụ 2 W điện năng ở 4 GSps. ADC cụ thể này chỉ hoạt động với 1 kênh, làm cho nó ít hữu ích cho các ứng dụng nút cảm biến. Một số ứng dụng ví dụ bao gồm thiết bị lấy mẫu RF, truyền thông quân sự, radar tần số thấp và LIDAR, và thiết bị kiểm tra/đo lường RF.

Mất chèn của ADC ADC12J4000NKET, tìm thấy trong bảng dữ liệu.

Analog Devices, AD9680BCPZ-1000

AD9680BCPZ-1000, ADC 14-bit, hai kênh, cung cấp một sự cân bằng tốt hơn giữa tốc độ lấy mẫu, độ phân giải và số lượng kênh. ADC này hoạt động ở tốc độ lấy mẫu cao nhất là 1 GSps với đầu vào sai phân ở cả hai kênh. Nó cũng có mức tiêu thụ công suất hợp lý khoảng ~3 W trong một phạm vi rộng của nhiệt độ và tốc độ lấy mẫu (xem bên dưới). Sản phẩm này cũng có thể được cấu hình sử dụng giao diện SPI. Bốn bộ lọc giảm tần số rộng băng và các khối NCO được tích hợp sẵn để hỗ trợ các bộ thu đa băng, làm cho hệ thống này có thể thích ứng với một loạt các ứng dụng.

Công suất đầu ra từ AD9680BCPZ-1000, từ bảng dữ liệu AD9680BCPZ-1000

Ứng dụng tương tự đang trở lại mạnh mẽ, và bạn sẽ cần phải bao gồm ít nhất một ADC có độ phân giải cao hoặc tần số cao trong hệ thống của mình nếu bạn muốn nó giao tiếp với thế giới số. Nếu bạn đang tìm kiếm ADC phù hợp cho hệ thống tiếp theo của mình, hãy thử sử dụng Hướng dẫn Chọn Bộ Phận của chúng tôi để xác định lựa chọn tốt nhất cho sản phẩm tiếp theo của bạn.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.