SAR型ADC前级信号处理相关问题

呜呼哀哉

SAR型ADC前级信号处理相关问题 [复制链接]

如上图所示，为SAR型ADC的输入信号经过抗混叠滤波后，用运放和RC电路缓冲以达到在采样时间内采样电容上的电压与真实信号电压差值在0.5LSB以内的假设和计算过程。

有一个疑问，计算外部RC和运放带宽的时候，从没有 考虑Rsh（采样过程输入电阻）。这个为什么？

 

hhp_008

这里AD采样电路内阻应该远大于输入阻抗，对电路的影响有限，因此不做考虑。

呜呼哀哉

hhp_008 发表于 2023-9-13 14:25 这里AD采样电路内阻应该远大于输入阻抗，对电路的影响有限，因此不做考虑。

不应该，如果Rsh很小很小，与Rfilt差异很大才有忽略可能。

或者说，Rsh*Csh这个时间常数很小很小，比外部电路速度快很多才可以吧。

hhp_008

应该是我说的不够准确，Rsh和CSH对外部的阻抗来说，应该是比较大的，采样保持电容充满电后，就基本没有电流流动了，Rsh串在取样回路里面，只对CSH采样保持电容的充电起作用。

呜呼哀哉

hhp_008 发表于 2023-9-13 14:58 应该是我说的不够准确，Rsh和CSH对外部的阻抗来说，应该是比较大的，采样保持电容充满电后，就基本没有电流 ...

咱们假设下，什么时候能忽略Rsh。

如果Rsh值接近0Ω，是不是本来计算中就不该有，所以考虑不考虑Rsh是不存在的。

假设Rsh较大（假设啊，如果光Rsh*Csh在tacq采样时间内都充不满，那就是ADC芯片的问题了），Rsh*Csh的时间常数与外部RC相近，是不是就得考虑二阶RC充电方程的问题，必须考虑Rsh了。

 

hjl2832

ADC的输入电阻和输入电容都很小，这个在手册中都有参数。

看下ADS1220中关于输入滤波的描述:

9.1.2 模拟输入滤波
模拟输入滤波具有两种用途：首先限制采样过程中混叠的影响；其次降低进入测量的外部噪声。
与其他采样系统类似，如果不进行适当的抗混叠滤波，将发生混叠。如果输入信号的频率分量高于ADC 采样频率的一半（也称为奈奎斯特频率），将发生混叠。这些频率分量发生折返并在所关注的实际频带中显示为小于采样频率的一半。请注意，在ΔΣ ADC 内部，输入信号以调制器频率f(MOD)（而非输出数据速率）进行采样。数字滤波器的滤波响应在采样频率(f(MOD)) 的整数倍处重复，如图73 所示。频率高达一定值的信号或噪声（滤波器响应在该频率下发生重复）会在数字滤波器的作用下发生一定程度的衰减，具体取决于滤波器结构。除非由外部模拟滤波器进行衰减，否则频率约为调制器频率或其倍数的输入信号中出现的任何频率分量均不会发生衰减并混叠回到所关注频带。
 

许多传感器信号本身的带宽受限。例如，热电偶输出的变化率受限。在这种情况下，当使用ΔΣ ADC 时，传感器信号不会混叠回通频带。然而，针对传感器接线或应用电路的噪声拾取可能在通频带中混叠。电源线路周期频率和谐波是常见噪声源。电磁干扰(EMI) 或射频干扰(RFI) 源（例如附近的电机和手机）也会产生外部噪声。另一类噪声源通常以时钟或其他数字信号形式在印刷电路板(PCB) 中呈现。模拟输入滤波有助于移除意外出现的信号，防止其影响测量结果。
一阶阻容(RC) 滤波器（在大多数情况下）足以完全消除混叠或将混叠的影响降至传感器噪底范围内的某一水平。
在理想情况下，频率超过f(MOD) / 2 的所有信号均会衰减至ADC 噪底范围内的某一水平。ADS1220 的数字滤波器可在一定程度上使信号发生衰减，如数字滤波器部分的滤波器响应图中所示。此外，噪声分量的幅值通常小于实际传感器信号的幅值。因此，系统设计最初通常选择截止频率设置为与输出数据传输速率相等或是其10 倍的一阶RC 滤波器。
在器件内部，位于PGA 输入之前的是EMI 滤波器；请参见图39。此滤波器的截止频率约为31.8MHz，有助于抑制高频干扰。

另外关于输入电阻和电容，参数也有标注：

ADS1220：

 

AD7927：

 

 

hjl2832

CS1231：