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12位高速AD转换器AD9226 引言 随着半导体技术、集成技术和计算机技术的飞速发展，数字技术已经渗入到科研、生产和生活的各个领域。像数字仪器、数字通讯、数字电器和数字控制等以数字技术为基础的产品和系统层出不穷。而对于自然界中广泛的以模拟信号为主的物理信号的数字技术处理，必然面临着模拟信号转换成数字信号的采集过程。于是，在数字电路设计向着高速、超高速的方向发展的同时，与之相匹配的数据采集系统必须具有更高的采样速率，同时能提供更丰富的原始数据信息。 A/D转换器的基本原理： 典型的A/D转换器一般包括前置滤波器、采样/保持电路、量化电路和编码电路。前置滤波被称为抗混叠滤波，是为了防止高频信号混叠到A/D转换器的基带内。混叠滤波通常是由A/D转换器本身的带宽限制特性来实现。紧接着是采样/保持电路，这个电路在采样时钟的控制下对输入信号进行采样，使其成为时间离散信号；保持电路则在转换过程中保持采样值不变。A/D转换器将采样到的模拟信号转换成相应的输出代码，这段时间被称为A/D转换器的转换时间。转换通过量化步骤来完成。量化和编码过程就是实际的转换过程，将时间离散的信号量转化为最接近的二进制码输出。 概述 AD9226是ADI公司生产的单片、单电源供电、12位精度、65Msps高速模数转换器，片内集成高性能的采样保持放大器（sample-and-hold amplifier SHA）和参考电压源。AD9226采用带有误差校正逻辑的多级差分流水结构，以保证在65Msps采样率下获得精确的12位数据。同时，AD9226还具有较低的功耗(475mw)和较高的信噪比(69dB)。 主要特性 引脚功能 AD9226有28-Lead SSOP（28脚窄间距小外型塑封整体回路中的某个点，测量它相对某个基准点的电压（是整体回路电压的1/n）就称之为该点的偏压，各段电路的偏压之和就是整体回路电压，相应位置的电流就是偏压电流。个量化电平，则它的分辨率为2V/。 积分非线性Differential Nonlinearity,DNL) 表示实际的有限分辨率特性中相邻编码间的间隔，以百分比或 LSBs 为单位。INL是DNL的积分，这就是通常DNL为什么没有被作为关键参数的原因所在。一个性能优良的A/D转换器常常声称“无丢失码”。这就是说当输入电压扫过输入范围时，所有输出码组合都会依次出现在转换器的输出端。当DNL误差小于±1LSB时就能够保证没有丢失码。DNL 在一个方向上进行测量，通常是沿着转换函数向上走。将造成码[N]跳变所需的输入电压值和码[N+1]时相比较，如果相差为 1LSB，DNL 误差就为零；如果大于1LSB，则DNL 误差为正值；如果小于1LSB，DNL误差则为负值。图5为3位AD转换器的INL和DNL的例子： 图5 失调误差(Offset Error) 失调误差定义为：对直接的二进制编码数字输出从全0变为 000…01 时实际需要的模拟输入值与理想值之间的差值。以3位AD转换器为例，如图6所示： 图6 增益误差(Gain Error) 增益误差指的是实际输出曲线与理想输出曲线斜率的偏差。以3位AD转换器为例，如图7所示： 图7 无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR) 无杂散动态范围指的是第一Nyquist区内测得信号幅度的有效值与最大杂散分量有效值之比的分贝数。反映的是 ADC 输入端存在大信号时能检测出有用小信号的能力。 AD评估板分析 AD模块原理图如8所示： 图8 AD9226管脚1接外部时钟信号，CLK后串接电容C10，起到了隔直通交在实际的电路系统中，芯片的输入阻抗很高，因此对单电阻形式来说，负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。传输线的特征阻抗为50Ω，则R值为50Ω。在线性系统或线性电路中，如果有两个或两个以上的激励同时作用，则响应等于诸激励分别单独作用下产生的诸响应分量之和 其中VINB=VREF=2V 基于AD9226的外围电路设计 模拟输入电路 输入模式应该选取2V差分输入（如图）。模拟信号采用差分输入可以改善很多性能，其中最主要的一点就是差分结构对模拟输入信号的偶次谐波有较高的抑制性。从 PCB 的角度来讲，采用差分结构有如下优点：第一，对共模信号有好的抑制作用；第二，对于像地和电源噪声等的杂散信号有高的共模抑制度。 图9 电源，接地，去耦 为了充分发挥 AD9226 的性能，以获得更好的效果，采样单元应该采用多层 PCB，且电源和地应分别作为单独层来处理。电源必须使用适当的去耦技术，常常在电源的输入端使用一个高质量的钽电容通过大面积、低阻抗的接地面进行去耦，将低频噪声旁路，同时使用小的铁氧体磁珠可减少电路其他部分的高频噪声。在电源和地之间使用表贴的片状陶瓷电容是