关于ADC转换设计中的基本问题（82问）

1.高速模数转换前如何选择信号调节器件；如何解决多路模数转换的同步问题？
ADC信号调理最根本的原则是信号调理引起的噪声和误差ADC的1个LSB其中。按照这个原则，可以选择合适的运输指标。至于多路，ADC同步问题一般在高速公路上ADC的数据手册中都会有一章来介绍多片同步问题，可以看相关数据手册中的介绍。

2.在挑选ADC如何确定内部噪声参数？
一般ADC都有信噪比SNR或者信纳比SINAD这个参数，SINAD=6.02*有效位数 1.76.您可以根据此公式确定所选择ADC能否满足要求。

3.如何对流水线结构进行对流水线结构ADC校准需要校准哪些参数？
一般来讲，ADC的offset和gain error校准会更容易。只要外接0V和full scale采样，然后得到校准系数。此外，如果需要温度补偿，通常需要添加温度传感器，然后通过检查表来补偿。

4.对ADC和DAC周围布线有哪些建议？
ADC和DAC属于模拟数字混合器件，布线布局最重要的是注意模拟和数字处理的分离。对于高采样率的设备，建议使用一块土地。对于低采样率的设备，建议模拟数字分离，最后连接到芯片下方。

其它布局布线规格与其它设备相同。

5.模数转换器的精度和噪声系数之间有什么必然的联系吗？
以峰值分辨率和有效值分辨率表示低速模数转换器的精度。ADI一些Sigma-delta ADC的芯片资料里都会列出不同情况下的有效值分辨率指标。高速模数转换器的精度可用SNR，SNOB也可以在数据手册中找到这些指标。

但一般ADC指标中不会有噪声系数(NF)的指标。

6.如果采用外部模拟切换开关，开关总是有一些电阻，必然会造成一些误差；如何减少这些误差，使用硬件和软件？？
可选择电阻小的开关，如ADG14系列。如果开关是通道切换，只需在后面添加一个运输跟踪。如果是量程切换**，只能选择电阻小的开关，注意开关的平整度和温度漂移参数。如果系统精度要求很高，则只能进行软件校正或可编程放大器AD8250/1/3等。

7.将AD当7710的输入端与自己的地面短接，然后读取数据时，它AD转换值跳动大的原因是什么？
频率为25Hz，在增益为1的情况下，看数据手测Table II有效值分辨率为21.5bit,实际峰值分辨率为21.5-2.7=18.8bit，也就是说，如果有5bit跳码正常。

8.ADC如何消除传感器输出信号本身的干扰？
如果传感器输出是共模干扰，则需要添加仪器AD8221/0等过滤。如果是差模干扰，可以用滤波器过滤。

9.设计16路数据采集系统，每路采样率100K，16BIT，用什么样的AD芯片？若AD转换器的输入通道相对较少。应选择哪种外部多路模拟开关？模拟开关的选择要求是什么？应注意哪些参数？
没有16bit和16通道的ADC，可选两片AD7689，16bit 8通道。或者选择16:1ADG1206.注意导通电阻、注入电荷、导通时间等。

10.12位高速公路AD转换器可以降低吗？由于我们的系统精度只需要8位，所以如何将其降低到8位是有害的。
是的；读取数据时，只需读取8bit即可。

11.一些ADC集成抗混叠滤波器有什么好处？
一般抗混叠滤波器是指ADC前端滤波器，而sigma-delta ADC一些陷波器将集成在内部，实现工频50Hz和60Hz陷波的总好处是ADC抗噪性能更好。

12.如何减少相邻通道之间的干扰？
布线时可考虑在相邻通道之间加地屏蔽。

13.如果设计了直流电压输出(毫伏级)等高精度校准仪器，可以推荐多少芯片？如何消除伴随的量化噪声？如何保证ADC的精度？AD转换的全范围是电源电压。对于单电源，零点的确定和范围与电源电压有关。如果电源电压波动必然导致转换误差，如何解决电路中的问题？特别是采集小信号.什么是DAC输出静态误差如何提高数模转换器中电阻或电流源单元的匹配程度？在给ADC数字地与模拟地之间是否需要串联小电感？
1)ADI产品种类繁多，根据详细的指标要求，找到相应的符合要求的设备(筛选数据手册)。

2)ADC的量化噪声是固有的，没办法消除。

3)ADC的电源对测量精度有直接的影响。所以要选择高精度低噪声的电源信号，且在布线的时候也要注意避免干扰。

4)一般手册会分别给出zero error，gain error等等，不知道具体问哪一个，或者可以举一个具体型号的例子。(具体设备给出)

5)这应该是DAC一般来说，我们不关心内部电阻或电流源的绝对值，只关心它们之间的比例。目前的过程可以很好地保证这一点。

6)一般来说，可以用0欧姆电阻连接。

14.ADC内部增益越大，噪音越大。专家可以说两者的原理是什么？

ADC内部的PGA增长越大，本身PGA此外，噪音会增加ADC输入噪声越大。ADC内部增益越大，分辨率越小。

15.电源纹波对转换精度的影响
如果ADC有PSRR该指标可用于计算电源纹波对ADC影响。如果没有，一般的基准源都有这个指标，你可以使用基准源PSRR去算对ADC采样的影响。

16.数据转换器是如何设计布线长度、通信串扰和匹配电阻的？
高速ADC会考虑这些问题。尤其是对LVDS接口的ADC，尽量保证一对信号的布线等长等距，并放置端接电阻。这方面的布局布线最好参考评估板。

17.ADI产品高速AD最大转换速度能达到多少？采样频率大会降低稳定性吗？
DAC最大速度可达2.5GHZ,它是AD9739电流输出型，不会影响稳定性。

18.ADC标称的位数很高，但实际上最后几个会被内部噪音淹没，在选择中ADC如何确定内部噪声参数？
高精度ADC，一般来说，会给出一个有效的分辨率参数，即设备可以达到不跳码的位数。此外，在设计中还考虑了电源、电压噪声和ADC前端调节电路引入的噪声。这些噪声需要控制ADC的1个LSB之内。

19.评估ADC因为评估SNR，很难比较，所以接地时通常会考虑评估跳码的程度来比较两种类型ADC这种评价方法科学吗？有没有更科学的方法？有具体的文档吗？
事实上，对于高速ADC在使用之前，应添加高精度的基准信号ADC采样，再做FFT分析来评估SNR。低精度ADC以上方法可参考我们的应用笔记AN-835。【】

20.如何理解压摆率的指标？为什么要限制电压变化率？
举个简单的例子，如果压摆率不够，实际输出跟不上输入信号的变化，这样信号的处理就会失真。

21.开关电源的纹波超过12位ADC影响有多大？需要吗？ADC部分单独处理电源纹波?
高精度的ADC，比如16位以上ADC，不建议使用开关电源供电。

22.用高效开关稳压器代替传统LDO稳压器电源对高速模数转换器有负面影响吗？对产品寿命有什么影响？
在高速ADC在场合，一般对电源的纹波和噪声有较高的要求。开关电源效率高，但纹波和噪声大，会影响系统的精度。高速场合SNR，SFDR要求比较高，所以选择LDO会比较好。

23.在设计中如何注意操作放大器的阻抗匹配？
阻抗匹配只能在高速时考虑。

24.电源精度会导致ADC不能提高精度吗？
有可能。这取决于你ADC的位数和PSRR这个参数。如果位数低于10bit，低噪音的电源只能是10bit精度。但是16bit如果使用噪音大的电源，系统的精度将达不到16bit。

25.AD前抗射频干扰滤波器应达到什么样的性能指标，如截止频率、滚降 ?
根据实际应用应用程序。理想情况下，截止频率等于有效输入信号，滚下特性无限陡峭，但实际上没有这样的滤波器，越接近理想情况，成本越高。

26.如何抑制输入？"毛刺"?
加滤波器抑制，或对采样结果进行数字滤波。

27.用软件改进有什么好的建议？ADC精度和位数
注意参考和电源和电源的质量layout防止噪声引入。

28.请问对于ECG信号的AD转换需要多少分辨率？可以推荐几种型号吗？
取决于ECG信号链。如果信号链是AC隔离，这样信号就可以放大，比如放大1000倍。ADC的选取12位16位。如果信号链为**DC隔离**，这样，信号就不能放大太多，一般增益为10ADC必须选择较大的位数，18位24位。

ECG产品将有相应的标准，即ECG产品最小能分辨多小的信号，ADC选择也与此有关。

29.随着数字视频信号应用的日益普及，数模转换器在视频中会无用甚至被淘汰吗？
数模转换器不会被淘汰，因为数字信号最终会转移到人们能够识别的模拟信号。

30.恶劣环境(高温)，ADC如何设计供电电源？DC-DC很难达到 85摄氏度，ADI是否有相关参考设计？
选择合适的设备，DC-DC能够在85度工作的关键是选择合适的设备和设计，使系统的温升达到其标定的水平围，如加风扇或者散热片，多个器件并联提高电源效率等。

31.在使用ADuC841的A/D时，采集的数据偶尔会时零，为什么?如何解决?
这种情况要用示波器监测输入信号，看输入端是否真的发生跳变了，如果没有请仔细检查ADUC841的数据读取程序。

32.把一个直流信号加到转换器输入端时，怎样确定输出端应该出现的数码数目?
一般来讲，根据计算公式，Vin/Vref=code/2^N. N为ADC的位数，Vin为输入电压，Vref为参考电压。如果是有负电压，需要考虑输出码字的类型，比如二进制补码等等。绝大多数ADC的数据手册中都会给出一个图来说明这个问题。（与位数有关，直流数大小有关）

33.AD7710使用时，噪音过高。如何使用说明书当中的校准?在布线过程当中如何做比较合适?
建议参考芯片的评估板来做Layout设计。

34.怎样尽量减小系统噪音对ADC的影响?
尽量减少输入噪音(可以差分输入的ADC)，减小电源噪音。设计合适的滤波器等。

35.如何确定温度对基准的影响以及对最终转换精度的影响 ?
基准芯片资料中会有相关温度对基准影响的温度系数指标，一般为几个ppm/°C。一般ADC芯片资料没有参考电压随温度变化对ADC性能影响的测试参数。

36.如何实现对高速ADC的THD测试?
实际中是加一个高精度的基准源，而后用ADC采样，再做FFT分析，具体请见AN-835上面的介绍。

37.有什么办法可以减少开关电源的噪声对ADC的影响?
加入LC滤波，合理的layout如模拟地数字地分开。如果还不行，只能加低噪声的LDO。

38.如果ADC的传递函数线形度比较差，如何进行校准，有没有通过验证比较科学的方法?是否可以举例说明?
一般情况下都是做线性校正的，如果校正后还不能满足要求，那建议采用分段校正的方法。

39.相对于单端，差分有很多优势，但是还是有很多单端的ADC，差分模式有什么弱点吗?
和单端的输入相比，外围的电路相对复杂一些。

40.在设计AD电路时，需要注意的是？
选型；功能；引脚；封装；典型应用；寄存器等。

41.在高速数据采集系统设计中，我们怎样来确定采样率和存储器带宽?
采样率由待处理信号的频率决定。存储器带宽由采样率和处理器能力来决定。

42.AD前抗射频干扰滤波器一般应当达到什么样的性能指标 ?
取决于应用，理想情况下就是只让有效带宽内的信号通过，但滤波器设计很难达到理想情况，所以要折衷考虑。

43.如果对视频信号进行数模/模数转换该如何选择转换器，它的关键性规格是哪几个方面呢 ?
主要是要看所需要转换的视频信号格式，需不需要做色彩空间转换。是普通的并口接口还是HDMI的接口。

44.ADC的输出延时主要受什么因素的影响?
这是由ADC的内部参数决定的，具体要看不同型号的数据手册。

45.请问如何减小截断误差和增益误差?
对一个特定的ADC来说，它的Offset误差和Gain误差基本是一定的。但是Offset误差和Gain误差是可以通过软件校正消除的。

46.采集的数据中总是有错误的代码，有何种方法能够消除此错误代码?
要先确定错误代码是ADC输出错误还是MCU读取错误。如果是前者，那得看系统的设计是否合理，布局布线是否合理。（找出错误在哪！）

47.开关电源的地是否需要和ADC的模拟地分开 ?
ADC的模拟地通过一点接入开关电源输出滤波电容的地会减小电源纹波对ADC的影响。

48.PSRR指标指什么?
指的是电源电压抑制比。

49.鉴定一只双电源ADC， 将待测转换器的输入端接地， 并且在LED 指示灯上观察其输出的数码。 为什么所观察到的输出数码范围不是我所期望的一个数码?
导致这个问题的原因有很多种：输入信号源的范围，参考电压源的值，噪音的影响等等。

50.ADC的量化噪声为什么没办法消除?
因为采样不是理想，而是无限逼近的概念。

51.实际应用中INL、DNL那个指标对用户更有意义?
这两个指标都比较重要

52.模拟地与数字地最后的连接方式应该是怎么样的?
尽量将模拟地和数字地分开，为了避免相互的干扰。但是在高速的ADC应用中，数字和模拟要求共地。

53.需要安装节省空间的数据转换器,认为串行式转换器比较适合。为了选择和使用这种转换器,请问我需要了解些什么?
串行接口的ADC一般转换速度比较低，在10M以下，但是封装，读取会比较方便。你可以先看看你需要的位数，以低于10M的速度能不能满足你的要求。另外关键是MCU和ADC的接口，是使用模拟的SPI还是MCU的标准SPI接口。

54.对ad的时钟信号有什么要求?需不需要做一些温度、抖动方面的补偿?
不需要做补偿。ADC中内部已经做了相关的补偿。

55.对于单板结构，板子上有多个比如9片ADC的话，建议ADC跨接模拟地和数字地?是否意味着要多点接地?
ADC需要接在系统的模拟部分。

56.什么时候用FPBW，什么时候用小信号BW，数据手册并没有把所有情况告诉我们。
FPBW与芯片的Slew Rate有关，当要把信号放大时，如果Slew Rate跟不上，输出信号就会失真。FPBW = SlewRate/2piVp，Vp为输出信号的电压。

57.在采用R、C隔离时，若R较大会影响后面的ADC，若C较大会影响相位，具体设计时应该如何选择呢?
可以考虑在RC滤波后加一级运放做buffer.

58.数据转换器中最常见的错误主要有哪些?如何避免
ADC转换会受到Noise的影响，如果ADC转换的结果与理论值大概相等，那么可以通过在同一个输入电压上读多次转换结果，将转换结果平均来得到更为准确的值。

59.我们要的带宽为100hz,结果用的是带宽为1khz的放大器，如何有效解决抗干扰问题?
一般来讲，ADC前端需要加一个滤波，滤掉把有用带宽以外的噪声。

60.影响ADC的重要参数有哪些?如何在pcb设计中避免?
考虑ADC前端的抗混叠滤波器的设计，阻抗匹配，输入输出的阻抗。

61.在高速模数转换时，是不是不能以芯片内部的参考电压为准，都需要外部参考，有没有可能芯片内部参考电压也达到一般外部参考那么稳定?
使用内部参考电压，由于参考电压在ADC转换时会sink/source电流，这会影响ADC的电源电压，进而影响ADC的SNR。一般系统精度要求很高的场合常使用外部参考。

62.目前ADI公司的ADC芯片中,分辨率高于14bit,最高速率能达到多少?双通道,分辨率高于14bit,最高速率能达到多少?
14bit的ADC最高为150MSPS。

63.传递函数不连续(DNL不连续)会导致什么问题?如果应用中遇到这个问题，应该如何处理?使用软件补偿吗?如果不连续，为什么芯片不能从硬件角度去做补偿?
DNL不连续会导致丢码，这个问题没有办法在外部做补偿，这是ADC本身的特性。ADI的ADC都是保证没有丢码的问题存在的。

64.开关电源对数据转换出错的影响有多大?开关电源的频率建议多高最为合理?
你可以加LDO或者LC滤波器减小电源纹波和噪声。一般ADC的PSRR会比较高，位数低的ADC如10bit对电源要求不高，但高位数的ADC如16bit对开关电源要求比较高。开关电源频率选择和功率，效率有关。普通的开关频率一般选择为100KHz-300KHz。

65.从信噪比角度来看，要实现多路AD，是采用单个多路AD的芯片实现?还是用多个单路的AD实现好?
采用多个ADC芯片效果会更好。因为单芯片多通道的芯片，通道之间会有干扰。

66.怎样判断转换错误是干扰信号引起的还是转换本身引起的?
对于高频的要用高精度的基准源，高精度的可以将输入端短路来测试ADC本身上的噪声特性。

67.为了降低高频干扰，开关稳压器后面使用LDO是否有好处?
会有好处。你可以选择低噪声的LDO。

68.哪种类型的A/D在进行布线的时候，要特别的注意电磁干扰的抑制?有什么好的建议?
一般来讲ADC不需要考虑这个，而是在电源端考虑电磁干扰抑制。如果用到高速的数字器件或者时钟的话，可以考虑加一个屏蔽罩。

69.陷波器和抗混叠滤波器有什么不同?
陷波器就是将某一频率下的干扰做足够的衰减，可以理解为带阻滤波器，而抗混叠滤波器可以理解为低通滤波器。

70.噪声混叠是否会导致ADC的SNR下降?
混叠是由于采样率<2倍的信号频率是产生的，这是会使得滤波器的设计变得困难，从而噪声的滤除变得困难，SNR也会受到影响。

71.由LDO向ADC供电改为使用开关电源向ADC供电时,对EMC性能的影响?
这要看你开关电源的EMC处理情况，如果开关电源EMC/I处理不好，系统就有EMI/C问题。由LDO向ADC供电改为使用开关电源向ADC供电可能会影响ADC的精度。

72.如果测量的是很低频率的模拟信号(小于10Hz)，直接单端测量和将信号转换成差分信号后驱动ADC相比，哪种方式测量精度会更高?
直接单端测量就可以。

73.脉冲模式的A/D时序控制复杂吗?是A/D内部实现的吗?
对于用户端来说，都是用CPU控制ADC的通信接口，这并不复杂。

74.为了消除噪声干扰，如何才能尽量减少AC环路 ?
布局布线的时候要尽量考虑信号线的回流路径，使得回路面积尽量小。

75.一个项目用到16位的高速ADC，但是前端模拟信号本身的噪声比较大，会浪费掉3~4位的精度，为此选择16位的ADC有必要吗?
如果输入信号本身的噪声只要12位，而且无法通过处理来降低噪声，那么就不要使用16bit的ADC。

76.一般ADC封装上都有很多模拟电源引脚，比如AD7656就有8个AVcc，在设计PCB时，如何把他们连接到电源上?
最好是有一层电源平面，就近将AVCC接到电源上，注意电容的分布。新设计建议使用AD7656-1，与AD7656相比，-1电源引脚上需要的电容较少。

77.推荐几款低温漂的Rail-to-Rail的高精度运算放大器?
AD8628、AD8638

78.现在的系统中很多都是单一的开关电源供电，那么对于系统中ADC、DAC的数字电源、模拟电源、数字地、模拟地，要如何处理?
数字电源可以通过一个磁珠后从模拟电源引出。如果允许，尽量使用分离的电源芯片为模拟和数字电源供电。

79.有些ADC会在时钟输入端加入高频抖动源，这样做能够提升adc的有效位数么?
可以用单电源供电，但要注意AD620的Reference需要接到0.5的电源电压处。

80.请问采样时如何才能避免信号的丢失?
只能通过提高采样率或滤波。

81.如何区分干扰是从前端进去的?还是从电源进去的?
对于高精度的应用，可以把输入端短路来测输出，如果干扰依然不变，就应该是电源和参考等引起的。

82.高速ADC和低速ADC在干扰的处理上有什么不同吗?
相同的是加入去耦电容来消除干扰。layout可能有些不同，高速ADC一般采样地平面，就近接地，低速一般是数字地模拟地分开，单点接地。

参考：http://www.elecfans.com/d/607444.html
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