用超纖巧16位ADC取代低性能嵌入式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

摘要： 本文介紹了如何利用外置ADC取代微控制器內(nèi)部所集成的ADC以及設(shè)計時需要考慮的注意事項。

關(guān)鍵詞： ADC；微控制器；增益放大器；傳感器阻抗

當今的電子產(chǎn)品總是希望尺寸越小越好。從占據(jù)整個房間的服務(wù)器系統(tǒng)到能方便地裝進衣服口袋的消費電子產(chǎn)品，設(shè)計師們不斷尋求實現(xiàn)最小的外形尺寸，在更小的空間中實現(xiàn)更多的功能。能夠讓完整的解決方案比同類方案小 10% 到 20% 的設(shè)計師有更大的機會贏得設(shè)計訂單。纖巧的集成電路是從大到小各種產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵。

這類便攜式和空間受限的產(chǎn)品設(shè)計中包括電源、微控制器、MOSFET、放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等電路。專用集成電路(ASIC)中已經(jīng)納入了很多上述功能，取得了不同程度的成功。設(shè)計師在空間、性能和成本之間進行平衡取舍時，一個可能影響測量效果的環(huán)節(jié)是模數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)計師們常常使用微控制器和集成式 ADC或較低分辨率的 ADC 和前置放大器電路。

測量便攜式和空間受限設(shè)計的溫度、電壓、電流和其他信號時，ADC 發(fā)揮著關(guān)鍵作用。嵌入式微控制器中的 ADC 有一個主要問題，線性度、偏移誤差、噪聲等關(guān)鍵直流性能規(guī)格常常沒有保證、未經(jīng)過測試甚至未列出。盡管微控制器的方框圖顯示，內(nèi)部有一個12 位逐次逼近寄存器(SAR)ADC 或一個 16 位增量累加 ADC 可選，但是設(shè)計師們卻要猜測其真正的性能有多好。

當今的微控制器內(nèi)核集成了多種功能，包括數(shù)字時鐘、定時器、存儲器和幾百個寄存器。就確實含有 ADC 的微控制器而言，瀏覽冗長的數(shù)據(jù)表以確定 ADC 的性能是一個艱巨的任務(wù)。

進入實驗室以后，獲得好的 ADC 性能可能同樣艱巨。一個“16 位 ADC”用起來也許更像是一個 10 位或 12 位 ADC。ADC 的地和負基準電源一般來自與微控制器其余部分共用和噪聲較大的基片。由于這些微控制器以數(shù)字優(yōu)化工藝制造，沒有為測量模擬信號而優(yōu)化，因此 ADC 的性能常常是事后考慮的。在微控制器內(nèi)部，沒有為實現(xiàn)良好 ADC 性能而進行最佳布線。不幸的是，ADC 和其余電路共享一個公用的硅基片。

采用超纖巧封裝的 16 位 ADC

凌力爾特公司提供的一個新 ADC 系列使設(shè)計師有可能不必在空間、性能和成本之間進行選擇。16 位的 LTC2450 采用 2mm