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楼主: shichen717

一步一步理解积分型ADC

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 楼主| 发表于 2013-5-1 12:46:47 | 显示全部楼层
liquidator 发表于 2013-5-1 11:19
这本非教科书原版之过,
这本非教科书原本之过?

“这本非教科书原版之过。” 等效为 “这一问题事实上并非教科书的原版所呈现的问题。”

教科书原版不在国内,国内教科书都是由英文原版翻译解释重组抄袭节选而来。真正的英文原版是很好的。
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发表于 2013-5-1 13:26:51 | 显示全部楼层
留名慢慢学习~
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发表于 2013-5-1 14:24:47 | 显示全部楼层
是行家,给个致敬
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发表于 2013-5-1 16:40:50 | 显示全部楼层
看楼主的文章浅显易懂。但我有个地方没想明白,在此请教一下:

34401的ADC在整个的测量周期内都有Vin的注入,比较器用MCU自带的ADC代替了。那它是怎么将测量到的剩余电压转换成相对应的计数值的?
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 楼主| 发表于 2013-5-1 17:08:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 shichen717 于 2013-5-2 16:20 编辑
38hot_321 发表于 2013-5-1 16:40
看楼主的文章浅显易懂。但我有个地方没想明白,在此请教一下:

34401的ADC在整个的测量周期内都有Vin的注 ...


由标准双斜积分ADC的角度观察,HP34401A的多斜积分ADC只有定时间积分期,没有定电流积分期。之所以看似全测量周期均有Vin参与,只是由于这一原因。

定电流积分期对定时间积分期结束时刻的剩余电荷进行测量,剩余电荷ΔQ=CV,与电容两端电压V成正比,因此直接使用SAR ADC测量V即可相当于测量剩余电荷量ΔQ,无需通过ΔQ=CV=it中测量t的计数测量ΔQ。

当然如果C变化(例如温漂原因),对V的测量显然与对ΔQ的测量有所偏差,并不能准确代表ΔQ(测量t的方法不存在这一问题),但由于剩余电荷只有定时间积分期内由Vin造成的最大注入电荷的1/10000甚至更少(对于HP34401A而言,Vin=10V、10PLC时约为1/25000),因此这种偏差几乎可以忽略。

但这种偏差会造成HP34401A的ADC的积分非线性INL,而且速度越快,INL越大,当然速度越快,有效分辨率越低,对INL的要求越低。这也是HP34401A的ADC是HP3458A的ADC的粗糙简化版本的原因,HP3458A严格处理定电流积分期,其积分线性度INL几乎小到极限。
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发表于 2013-5-1 23:38:45 | 显示全部楼层
谢谢楼主这么详细的回复!您这么一分析就明白了。
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发表于 2013-5-2 08:59:23 | 显示全部楼层
从您的资料中受益颇多。
好奇lz做啥产品的。以及做出来的adc指标如何
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 楼主| 发表于 2013-5-2 09:21:34 | 显示全部楼层
lllaaa 发表于 2013-5-2 08:59
从您的资料中受益颇多。
好奇lz做啥产品的。以及做出来的adc指标如何

磁学测量系统,目前包括高斯计,由小到大的电流源,亥姆霍兹线圈,以及计划中的锁相放大器、高分辨率温控仪和高速微欧计。

积分型ADC是技术储备,没有单独实物,但会出现在计划中的产品中。这篇可算作研究早期的学习笔记。
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发表于 2013-5-2 09:48:14 | 显示全部楼层
还有个问题就是,这种技术和ΣΔ相比而言,各有什么优缺点。请shichen717老师简单的讲解一下~谢谢。
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 楼主| 发表于 2013-5-2 10:27:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 shichen717 于 2013-5-2 10:39 编辑
python_k 发表于 2013-5-2 09:48
还有个问题就是,这种技术和ΣΔ相比而言,各有什么优缺点。请shichen717老师简单的讲解一下~谢谢。


我们对ΣΔ ADC一般都是直接用,的确没有仔细研究过。但有几点,二者有所不同。

1. 积分型ADC属于单周期采样系统,采样速率与读数速率相同,不存在混叠问题。ΣΔ ADC属于过采样系统,过采样数据进入数字滤波器低通滤波计算得到所需的读数速率,因此输入信号频率不能超过过采样频率的1/2(仙农采样定理,奈奎斯特定理),因此其前端最好加入防混叠滤波器。

2. 积分型ADC的测量带宽决定于定时间积分期时间t1=T,ΣΔ ADC的测量带宽决定于数字滤波器阶数,因此相同读数速率下,二者的测量带宽可能不同,即使都是ΣΔ ADC,由于过采样率和滤波器阶数的区别,相同读数速率下的测量带宽可能也不同。

3. 积分型ADC的稳定视在分辨率决定于定时间积分期长度对噪声的抑制,在定电流积分期拓展出的分辨率与定时间积分期无关(这一点极为重要),主要受到计数频率、电容性能和模拟开关速度的限制,ΣΔ ADC的稳定视在分辨率(即ΣΔ ADC数据手册中的ENOBp-p,注意不是无失码分辨率)的限制因素更多,过采样率、滤波器阶数、折叠运放性能,比较器性能,而且存在很大的量化噪声。因此在相同读数速率下,积分型ADC可获得更高的稳定视在分辨率。

4. 二者都是比较器型ADC,即比较器均为二者实现AD转换的核心器件,但多斜积分ADC对比较器的依赖性相对于ΣΔ ADC较弱,因此其积分线性度通常会优于ΣΔ ADC。

还有一点很少有人注意到的区别,ΣΔ ADC通常是5V供电系统的集成电路,多采用2.5V基准,积分型ADC是双15V供电的分立系统,采用10V基准,因此在转换之前,积分型ADC就已经有2bit的优势。

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强人!  发表于 2013-5-2 16:51
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