观电路-adc与系统（1）

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观电路 — ADC与系统（1）
   市面上ADC有很多，不同的ADC价格相去甚远，所以我们到底应该如何去选ADC？
先从知道参数是什么开始！
Resolution 分辨率
   ADC的resolution一般用位数表示，比较常见的是 8bits～24bits，其中这个8bits代表的是2的8次方
式1:           2^8=256
   不过他是从0开始算，要256要减去一个1，255换成16进制刚好是FF，插个题外话，不知道大家换算16进制是怎么换算的我换算的方法如下

8   4   2   1
0   0   1   0
0x2
表1: 2进制转16进制
在换算一个
8   4   2   1
1   0   1   0
0xa
表2: 2进制转16进制2

这个resolution代表你可以把基准电压分成多少份，换成符合国情的说法，ADC就是一个称，Resolution越高就表示同样能称的范围内，称的最小刻度越细，最小刻度一两的称是称不了一钱的东西。称也能称只是很不准。

图1: 称
Reference
   关键字：温漂，时漂，初始精度，PSRR
   有的ADC内部自带Reference，有的ADC则没有内部Reference，reference顾名思义就是基准的意思，resolution是把电压分成多少份，reference就是被分成多少份的电压。Reference最为重要的是精度和其稳定性。
   因为reference是电路的唯一标准，初始精度就显得尤为重要。若是和外部DMM匹配对ADC的采样值进行校准，那么这个初始精度就不那么重要了。
   当前用的最多的估计是TL431，我们一起看看⬇️

图2: TL431初始精度
如果你是当2495mV用的话，ADC采集的最高偏差约2.2%，但这个偏差是个固定值，可以和ADC的Gain Error在一起被校准掉。因为其本质就是会导致ADC的斜率不对。详情见观电路-csa与系统。
Reference的输出电压会随着温度的变化而变化，典型的表述方式是ppm/degree C，我们一起看看TL431的温度漂移。

图3:TL431温漂
92/100万 ≈ 1/1万也就是说温度每变化一度，TL431的输出电压就会变0.2495mV正常温度变化一般是不止1℃的变化，在用作电源基准的场合基本上都能有20℃左右的变化，若是使用TL431可能就会引起5mV左右的基准变化。而我们看看内部自带基准的ADC ADX122内部基准的水平如何。

图4: ADX122温漂
   它并没有直接描述其内部基准的温漂是多少，而是告诉我们ADC的Gain drfit是多少，因为ADX122内部还有一些PGA什么，这些东西的温漂也会造成ADC输出结果的偏差，事实上我们关心的是ADC的输出结果到底是如何，给出Gain Drift我们也能直观的得出ADC的输出结果会怎么样的变化。
   在FSR=±0.256V时候约8ppm/℃，约等于8uV/℃，公平的给他上个20℃约0.16mV带入±0.256V在比一下约3%%，表示当温度变化20℃采集到同个电压≈有3%%的偏差。
   ADC采集的理想曲线应当是条45°的斜线，但是因为Gain error的存在这个斜线不是完美的45°，这个斜线的偏差会导致输出结果的偏差，下图为理想曲线↓根据下图的斜线也就明白Gain error对采样的影响。

图5:ADX122 CODE Transition diagram
Reference的输出不仅会随着温度的变化而变化，也会随着时间的变化而变化，在手册中一般以long term drift出现，或者叫做LTD，在工业系统中LTD非常重要，经常有听这机器一年要校准一次，这机器xx校准一次。很大的原因和LTD有关系。我们看看ref5025的LTD↓

图6:REF5025 Long Term stability
可以看到VSSOP-8的LTD是25ppm/1000Hr 就是说每1000小时ref5025会变化2.5u也就是41天变化2.5uV,对于这个变化主要还是看设备的精度要求是多少，多长时间校准一次。具体设备具体自己分析。
另外reference的PSRR有时候也是非常重要，尤其是开关电源供电的情况下，PSRR指的是当输入电压变化时候输出电压的变化。如果开关电源的输出纹波比较大将会直接影响Reference的输出电压。建议选择LDO为reference供电，避免因为电源太烂导致reference输出抖得不行，LD50x的输出有各种选择适合各种基准。

图7:LD50x选型手册

图8: LD50X PSRR
从图8可以看出来，ld50x的PSRR变化，典型的reference芯片加ADC的功耗大多在10ma左右，典型的开关电源一般都在100Khz左右，若是在板上的DC/DC他们的开关频率会更高一般是650Khz~2Mhz，我们看LD50X的PSRR在100Khz时候接近60db，约1000倍，也就是说输入变化1V输出变化1mV，正常来说开关电源输出纹波并不会那么高，并且reference芯片本身也有一些PSRR两级衰减可以保证输出的电压是干净的。另外值得一提的是，LD50X的噪声特性特别好，适合给各种精密传感器用作模拟供电。

图9:LD50X简介
参考文档
ADI--How to Choose a Voltage Reference
TI—TL431 datasheet
Analogysemi LD50X datasheet
EEworld xutong 观电路-csa与系统
TI—long-term drift in voltage reference
TI—ref5025 datasheet
Microchip—understanding adc parameter