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ADS5263: 采样率和f输入的关系

Part Number:ADS5263Other Parts Discussed in Thread: THS4500

几乎所有的ADC手册中都有采样率和f输入,以ADS5263为例,手册第8页7.3中input clock sample rate的范围是10M~100MPSP,7.5中又提到fin=5M~65MHz。如何理解fin和采样率呢?

我的理解:输入信号的频率(fin)可以很低,甚至可以是直流。但是采样率不能太低,每秒至少采样10M次。不知道这么理解对不对?

另一个问题是,采样率有上限很好理解,为什么有下限呢?很慢的采样l率对芯片有什么影响吗?

谢谢!

user5995061:

补充一个问题,片上管脚VCM可以内部输出1.5V,为前一极的差分运放提供输出共模电压?按照2V满量程输入范围,ADS5263的输入范围就应该被设置为0.5V~2.5V?

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Amy Luo:

您好,

fin=5M~65MHz您应该是在数据表 7.5中测试条件(TEST CONDITIONS)中看到的,这个仅是测试条件,不是信号频率输入范围,信号频率输入范围见数据表9.1.2章节和Figure 93。

您的理解是正确的。

user5995061 说:另一个问题是,采样率有上限很好理解,为什么有下限呢?很慢的采样l率对芯片有什么影响吗

我的理解: ADS5263是Pipeline(流水线)型ADC,它为了同时达到高速度和高精度的一个折中方案。其内部由若干级电路级联而成,每一级电路都包括采样/保持放大器,低分辨率的ADC,DAC,求和电路以及可提供增益的放大器。因此,pipeline ADC 的功耗比SAR 型和△-Σ 型ADC要大的多。Pipeline型ADC一般应用在高速信号、高采样率场合。在相对较低采样率场合可以使用SAR 型或△-Σ 型ADC,因为它们的分辨率较高,功耗较低,可以满足高精度要求。

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Amy Luo:

user5995061 说:补充一个问题,片上管脚VCM可以内部输出1.5V,为前一极的差分运放提供输出共模电压?按照2V满量程输入范围,ADS5263的输入范围就应该被设置为0.5V~2.5V?

VCM是用来偏置模拟输入的,如数据表Figure 101,用来设置前级运放的共模电压也是可以的,注意VCM的电流驱动能力典型值是3mA。

VCM是用来偏置 INxP和INxM引脚使其共模电压分别为1.5V。

如果设置满标度差分输入2Vpp的话,每个输入引脚INP、INM是在VCM+0.5 V和VCM–0.5 V之间对称摆动,这样产生2-Vpp差分输入摆动。

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Amy Luo:

user5995061 说:采样率有上限很好理解,为什么有下限呢?很慢的采样l率对芯片有什么影响吗?

上面回复可能还不够完整,再补充一下我的理解。我们知道Pipeline 型ADC可以在高采样率下工作,但其功耗较大,分辨率也没有优势,因此在低速信号、低采样率场合使用它弊大于利,一般都不使用它,一般使用更有优势的SAR 型或△-Σ 型ADC。因此,对采样率下限有限制,这样其内部的CLOCKGEN、PLL模块,就可以对一定带宽内的信号进行带宽限制,以提供时钟性能。

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user5995061:

感谢回答,继续请教一下

1. 查询TI公司的ADC列表,大于20M采样率的ADC几乎都是类似ADS5263这种差分输入的,包括一个VCM引脚,这就要求输入信号不能是单端的?(比如INP接0~2V或者1~3V,INM接地)。需要(INP+INM)/2一直保持等于VCM(VCM是一个固定值)。不能“Pseudo-Differential Unipolar Input”了?(如下图)

2. 我的信号源是一个1.7V~4.9V的单端信号(图像探测器输出),大部分的时候是接近直流(图像变化时信号变化),但是需要每秒采样20M次。这就需要我将这个信号源转换成差分信号(中间值为VCM),方法一用变压器(如下图),但是如果大部分时候信号源是直流(非周期性交流信号),是不是就不能用变压器方法了。

3. 可能就需要用一个全差分运放了,但是信号源(探测器输出)驱动能力较弱,只能驱动100k欧姆电阻,所以差分运放的的反馈电阻要100k量级,通过pspice仿真,有很大波动(如下图),不知道是由于反馈电阻过大导致的噪声吗?可能通过在反馈电阻上并联1pf的小电容可以解决,但是手册中没有提到(THS4500是电压反馈型,一般也不加这个小电容)。在放大器论坛,咨询过您。

4. 对于这种信号源的数字量化,您有好的建议吗?

如果信号源–>单端放大器–>差分放大器–>ADC,两级运放感觉比较麻烦,有没有更好的意见呢?

问题有点多,不好意思。

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Amy Luo:

1、是的,INM不能接地,其输入信号只能是差分输入。

2、是的,变压器是交流耦合,不通过直流信号。

3、我已回复了您的帖子,这个问题请在对应帖子中讨论。

4、图像探测器输出信号频率应该很高,您有其输出频率的最高参数吗

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user5995061:

4. 这款探测器的输出并不是类似CCD的相关双采样,不是无论光照如何都有一个固定的频率输出。每个像元根据光照强度不同输出1.7V到4.9V的电平(比如暗场输出1.7V,饱和输出4.9V)。所以对于不太变化的景物(均匀光照),探测器输出几乎为一个直流电平,只有每一行的开始时刻有一个100ns左右的脉冲。对于变化非常剧烈的景物(非均匀光照),探测器输出就会连续变化,极限情况,50ns电压从1.7V变成4.9V. 电路设计上需要满足这两种情况。画了一个示意图,如果可以请给些参考意见。

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Amy Luo:

ADS5263输入信号频率如下截图所示,可以看出满足 输入脉冲信号的最大频率:1/50ns=20MHZ。

user5995061 说:如果信号源–>单端放大器–>差分放大器–>ADC,

这里您的担心是什么呢?

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