ADC和DAC的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)詳細(xì)資料說(shuō)明

本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是ADC和DAC的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)詳細(xì)資料說(shuō)明。

　　大多數(shù)的ADC都有模擬地（AGnd）和數(shù)字地（DGnd）引腳，但是太多的工程師和datasheet作者都不確定該怎么進(jìn)行連接。這篇文章考慮了這些引腳電流流動(dòng)的本質(zhì)，內(nèi)部及外部噪聲對(duì)于精確數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的影響，不同的接地，去耦和大多數(shù)情況下使轉(zhuǎn)換器工作在最好狀態(tài)的建議及證明。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（ADCs和DACs）是精確，敏感的器件，它的模擬接口易受噪聲影響（這篇文章的大部分建議是對(duì)于ADCs和DACs）。

　　混合信號(hào)系統(tǒng)（同時(shí)擁有模擬和數(shù)字處理的系統(tǒng)）經(jīng)常有分離的模擬地和數(shù)字地，將易受噪聲影響的模擬信號(hào)與通常產(chǎn)生噪聲的數(shù)字地隔離開(kāi)來(lái)。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器——也就是模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換器（ADCs）和數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器（DACs）——是精確且易受噪聲影響的敏感器件。

　　除非另外說(shuō)明，本文中的所有建議適用于ADCs和DACs。

　　在應(yīng)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)中，一個(gè)普遍的問(wèn)題是如何接地使模擬信號(hào)狀態(tài)最好。包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理的混合信號(hào)系統(tǒng)通常有分離的數(shù)字地和模擬地，來(lái)避免數(shù)字部分的噪聲耦合到敏感的模擬信號(hào)上。對(duì)這些地進(jìn)行單點(diǎn)匯合，有時(shí)稱作星形點(diǎn)（star point），匯合點(diǎn)通常鄰近電源。

　　ADCs和DACs通常有分離的模擬地引腳和數(shù)字地引腳（分別標(biāo)作AGND和DGND）。它們應(yīng)該連在一起并接到系統(tǒng)的模擬地，盡管datasheet有其它建議。

　　ADCs和DACs通常有分離的模擬地引腳和數(shù)字地引腳，分別標(biāo)作AGND（或模擬地）和DGND（或數(shù)字地），并且datasheet通常建議這兩種引腳應(yīng)該在器件外連在一塊。這引起一個(gè)問(wèn)題——然后怎么將它們連到系統(tǒng)的模擬和數(shù)字地，而不引起地環(huán)路。

　　解決辦法很簡(jiǎn)單——不要這樣做！它們應(yīng)該都連到系統(tǒng)模擬地。

　　盡管datasheet建議它們應(yīng)該分別連到系統(tǒng)的模擬地和數(shù)字地，但通常更好的做法是忽略這個(gè)建議，將它們連在一塊再接到系統(tǒng)的模擬地。

　　一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題！

　　AGND和DGND應(yīng)該都連到系統(tǒng)模擬地平面。描述為DGND的引腳并不意味著它應(yīng)該連到系統(tǒng)數(shù)字地。

　　這當(dāng)然引起一個(gè)問(wèn)題，為什么一個(gè)指定為數(shù)字地的引腳應(yīng)該接到系統(tǒng)的模擬地。

　　這就是哲學(xué)家所說(shuō)的“范疇錯(cuò)誤”（category mistake）。簡(jiǎn)單地說(shuō)，當(dāng)我們假設(shè)同樣的文字在不同上下文中表示同樣的意思時(shí)，我們就犯了一個(gè)范疇錯(cuò)誤。這個(gè)引腳不是因?yàn)榻拥较到y(tǒng)數(shù)字地而稱為數(shù)字地引腳，而是這個(gè)引腳有轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電路的地電流流過(guò)。

　　回顧轉(zhuǎn)換器，制造商很可能對(duì)這些引腳用了不同的名字來(lái)避免混淆，但幾十年后的今天再改已經(jīng)太晚了。

　　為什么不用一個(gè)引腳？

　　在大電流或高頻情況下，引線的阻抗不允許用一個(gè)地引腳。低電流或低頻轉(zhuǎn)換器經(jīng)常只有一個(gè)引腳。

　　如果整個(gè)轉(zhuǎn)換器只有一個(gè)地引腳不會(huì)有問(wèn)題，但粘合線（bond-wire）和封裝引腳的阻抗相當(dāng)大，由數(shù)字部分電流流過(guò)公共地引腳引起的電壓足以使轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)狀態(tài)變差。實(shí)際上在高頻轉(zhuǎn)換器中有幾個(gè)模擬地引腳和幾個(gè)數(shù)字地引腳并行連接，來(lái)減小引腳阻抗的影響。

　　為什么必須將它們?cè)?a href='http://wenjunhu.com/v/tag/137/' target='_blank' class='arckwlink_none'>芯片外連接？

　　X點(diǎn)的地噪聲通過(guò)寄生電容影響轉(zhuǎn)換器的模擬電路。可以通過(guò)減小DGND，AGND和系統(tǒng)模擬地之間的阻抗來(lái)減小此噪聲。

　　數(shù)字電路的噪聲可以通過(guò)寄生電容耦合到轉(zhuǎn)換器的模擬部分。如果框圖中的X點(diǎn)的噪聲電壓可以盡可能減小，那耦合地噪聲也會(huì)減小。

　　這可以通過(guò)直接將數(shù)字地接到系統(tǒng)模擬地來(lái)完成。如果DGND接到系統(tǒng)數(shù)字地或通過(guò)一個(gè)電阻或電感接到系統(tǒng)模擬地，X點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)換器的模擬電路的噪聲電壓會(huì)增加——對(duì)干擾也是一樣。