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经常混淆的ADC输入类型!
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经常混淆的ADC输入类型!

大家好,这里是大话硬件。

这篇文章我们来聊聊ADC的输入类型。ADC的输入类型根据ADI的官网,分为了3种类型,单端,差分,伪差分。如下图快速选型的界面所示。

同时,TI的官网对ADC的输入类型划分也是同样的3种类型。

可见,两个器件厂家对ADC的输入类型都是这样定义的。为了减少ADC输入类型的种类,伪差分也可以归为差分类型。也就是ADC的输入类型整体上可以分为单端和差分两种。1、单端输入单极性信号是相对于地而言,是单极性的ADC。

单端输入和差分输入是针对ADC的输入。对ADC的输入端而言,存在两种类型,一种是只有一个输入APM,电压信号相对地而言;另外一个是存在两个输入APM和APN,但是APN接地,这两种都属于单端类型的输入。如下图的ADC所示,ADC081C021的输入端端口只有一个输入引脚,

这种ADC的输入引脚只有VIN,输入信号和ADC供电电源的GND是统一的GND。另外一种也是单端类型的ADC,但是输入端口有两个,APM和APN,如下图单端型的ADC所示:

这种ADC的输入引脚有两个端口,但是其中AINN接地,这样的ADC也是属于单端类型的ADC。2、差分输入很明显是有两个端口,并且AINN引脚不接地,,如下面差分输入型ADS9120的ADC所示:

AINP和AINM都可以和输入信号链接。

引脚上也有对应的信号输入管脚。3、单极性输入和双极性输入介绍完单端和差分输入后,还有一个容易混淆的概念是单极性输入和双极性输入。单极性和双极性是对电平信号的约束。单极性意味着电平信号为正。双极性意味着电平信既有正电压也有负电压。总结一下就是:信号和地之间是否有小于0的部分,如果没有就是单极性输入,如果有就是双极性输入。

单极性和双极性的信号输入,对于ADC来说,转换函数存在比较大的区别,如下图所示:

单极性的信号输入,ADC只需要转换0Vd电压以上的信号,转换函数在如左图所示。如果是双极性的信号输入ADC的需要转换0V以下的信号,在整个ADC的量程测量范围上具有较大的区别。信号有单极性和双极性之分,ADC的输入有单端和差分之分,两两组合存在四种可能性。

如果将上面四种类似的输入用在ADC的输入端表示,即为下图所示:

4、伪差分和真差分ADC的差分输入从前面的ADI和TI的官方选型可以看出,输入类型存在伪差分这种类型。伪差分是相对真差分而言。

输入信号只要单个的信号称为单端信号,输入信号是差分时,被称为是差分信号。单端信号容易受到共模信号的干扰,不利于信号处理,而差分信号能有效避免共模信号的干扰,因此,为了尽可能降低对单端信号的干扰,引入了伪差分。

正常的差分信号是方向相反,大小相等的信号,这样的信号直接接在ADC的AINP和AINM上,而差分信号的AINM不是接差分信号,是接上1/2VREF,即固定电平。如下所示:

根据LTC2311器件的应用框架可知,全差分和伪差分的区别就在AINN引脚上的配置,当原始输入信号在时间轴上本身就是等大反向的差分信号,则可以直接采用差分输入,当输入的信号是单端的,但是为了降低共模干扰,可以采用伪差分。在实际电路设计时,如果使用伪差分电路,AINN端的直流电压大小一般设置在AINP端信号1/2VPP,从上面的图中可以看出,输入电压范围在0~VREF,AINN端的电压设定在1/2VREF。这样做的目的是为了充分利用ADC的输入能力。共模电压是固定的,共模电压对称。共模电压必须为满量程的一半。真差分共模电压不是固定的,允许任意的共模电压范围。

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