理解和運(yùn)用ADS127L11EVM GUI中的Histogram Analysis

ADS127L11是德州儀器在2021年發(fā)布的高分辨率高采樣率ΣΔADC，在評估其噪聲和有效分辨率的時候可以運(yùn)用本文論述的基于Histogram Analysis的方法。

首先給ADS127L11EVM輸入一個穩(wěn)定的直流電壓源，該直流源需要深度去耦以減少輸入的噪聲影響，然后對其進(jìn)行大量的重復(fù)采樣。采樣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果會顯示在ADS127L11EVM-PDK GUI的Histogram Analysis界面中。如圖1統(tǒng)計(jì)了16384次采樣結(jié)果。

圖1. ADS127L11EVM-PDK GUI的Histogram Analysis

Code spread是ADC輸出code的峰峰值，在圖1中為307。

在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，還有一個名為Sigma(σ)的參數(shù)，它的定義為統(tǒng)計(jì)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差。

其中Code(i)是每次采樣的結(jié)果，n是采樣樣本量16384，Mean是所有樣本的平均值，在圖1中為227.09。我們可以利用Sigma計(jì)算出有效分辨率。選擇ADC的輸入范圍為±2.5V，則滿幅度范圍為FSR為5V，1LSB的值為，

可以運(yùn)用Code spread和Sigma分別計(jì)算出噪聲的峰峰值(Vpp)和均方根值(Vrms)。

運(yùn)用可以計(jì)算出有效分辨率，

運(yùn)用可以計(jì)算出無噪聲代碼分辨率Noise Free Code Resoltuion。超過這個位數(shù)的輸出代碼是沒有明確解析的，所以要保守的評估ADC的分辨率可以用這個指標(biāo)。

需要注意本文計(jì)算的有效分辨率和有效位數(shù)ENOB是有區(qū)別的。ENOB的定義是在輸入滿量程正弦波的時候，通過測量信納比(SINAD)得到的。

還要注意ADS127L11能支持高的采樣率，尤其在High Speed Mode的時候，需要為參考輸入和ADC輸入選擇合適的buffer（比如THS4551）以提供足夠的驅(qū)動能力，否則Histogram Analysis就會引入因驅(qū)動能力不足而導(dǎo)致的誤差。REF6225集成了buffer，適合用于ADS127L11的參考。

ADS127L11EVM默認(rèn)的輸入時鐘是24MHz。在使用Low Speed Mode的時候需要將Clock Divider設(shè)置為Div by 8以滿足該模式最高3.2MHz時鐘頻率的要求。

審核編輯：郭婷