在系統(tǒng)中的高速、高分辨率ADC中實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)態(tài)性能

與500ksps以上的ADC通信非常困難。在SPI通信中添加另一個(gè)變量（如電平轉(zhuǎn)換器或隔離器）需要對(duì)時(shí)序以及修改硬件和固件有更多的了解。本應(yīng)用筆記討論了如何使用電平轉(zhuǎn)換器或隔離器實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)態(tài)性能。

介紹

MAX11905為20位、全差分SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），采樣速率為1.6Msps。設(shè)計(jì)時(shí) 一塊帶有MAX11905的電路板，一個(gè)要求是測(cè)試不同范圍的V。奧夫德，1.5V至3.6V。MAX11905評(píng)估板采用MAX14935隔離器，工作速率為150Msps，兩端支持1.71V至5.5V I/O轉(zhuǎn)換。集成 ADC和主板之間的隔離器并不像連接所有I/O信號(hào)那么簡(jiǎn)單。在本應(yīng)用筆記中， 我們將討論如何實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)態(tài)性能。

設(shè)計(jì)和測(cè)試（一般情況）

在一般情況下，圖1中的設(shè)計(jì)工作在低采樣速率下，這意味著SPI SCLK在1MHz以下很慢。為此 在這種情況下，主器件以75MHz SCLK運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)1.6Msps。MAX14935具有37.7ns的典型傳播延遲 對(duì)于 tPLH和 37.9ns 對(duì)于 t菲爾.當(dāng)MAX11905準(zhǔn)備返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)已通過(guò)隔離器兩次， 被75.4ns至75.8ns的典型傳播延遲所關(guān)閉。在處理高速和高分辨率時(shí)，每個(gè) 納秒開始變得至關(guān)重要。

圖1.ADC與隔離器的數(shù)字通信電路（一般情況）。

在測(cè)試圖1電路時(shí)，數(shù)據(jù)不能超過(guò)±262，143個(gè)計(jì)數(shù)，正負(fù)峰值 在MAX11905輸入端施加滿量程正弦波。圖2為使用MAX11905采集的數(shù)據(jù) 評(píng)估板軟件。預(yù)期數(shù)據(jù)應(yīng)該接近 ±524，287 計(jì)數(shù)。由于隔離器的延遲，MSB 的數(shù)據(jù)丟失，只能捕獲 19 位數(shù)據(jù)而不是 20 位。缺失位影響了 動(dòng)態(tài)性能顯著。MAX11905的額定SNR為98.1dB。圖3顯示信噪比僅為35.9dB。怎么樣 他的問(wèn)題解決了？

圖2.一般情況的數(shù)據(jù)捕獲。

圖3.ADC與隔離器的數(shù)字通信FFT（一般情況）。

設(shè)計(jì)和測(cè)試（高速案例）

為了便于比較，圖4稱為高速情況。另一個(gè)隔離器MAX14936（同系列器件， 但不同方向的 I/O 數(shù)量不同），被引入系統(tǒng)。請(qǐng)注意 SCLK 的副本 在MAX11905和MAX14935之間，通過(guò)MAX14936路由回主器件。有了SCLK的副本， 消除了延遲，D外數(shù)據(jù)使用正確的 SCLK 邊沿計(jì)時(shí)。我們不僅推出新硬件，而且 該設(shè)計(jì)還需要調(diào)整固件以接收返回的SCLK。主設(shè)備需要使用 SCLK 的副本 以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。要記住的另一個(gè)注意事項(xiàng)是將返回的SCLK和DOUT放在同一個(gè)隔離器上。它不是 保證MAX14935/6傳播延遲在不同器件之間相同。

圖4.ADC與隔離器的數(shù)字通信電路（高速外殼）。

圖5顯示了兩個(gè)隔離器和一個(gè)返回SCLK的性能。動(dòng)態(tài)性能更接近 預(yù)計(jì)適用于MAX11905。

圖5.ADC與隔離器的數(shù)字通信FFT（高速外殼）。

表 1.動(dòng)態(tài)性能

結(jié)論

使用MAX11905等帶隔離器/電平轉(zhuǎn)換器的器件設(shè)計(jì)高速、高分辨率ADC時(shí)， 始終將帶有 DOUT 的 SCLK 副本返回給主設(shè)備。將此設(shè)計(jì)應(yīng)用于所有高速、高分辨率ADC 并實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)態(tài)性能。這樣做可以節(jié)省創(chuàng)建新硬件和固件的時(shí)間和金錢。

審核編輯：郭婷