如何为信号链选择合适

课程本课程着重介绍信号链电路中信号调理中运放、数/模和模/数转换的基本参数以及特性，通过多个应用电路来对信号链电路进行深入剖析，针对不同的信号应用（如温度、压力、电压和电流等），选择合适的解决方案。完成本课程后，您将了解在信号链电路中不同的实现方法，并权衡利弊之处，为您的应用选择适合的最佳电路。©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片2。课程目标理解在信号链中如何使用运算放大器来对信号进行放大处理以及对噪音滤除，并为您的信号电路选择合适的运放理解不同结构独立A/D转换器的特性，为你的应用选择合适的数字转换器理解独立A/D转换器和MCU

集成A/D的差别D/A和数字电位器在信号调理电路中的作用典型应用案例分析总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片3。典型的信号链©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片4。运放基本的概念和术语©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片5。运放基本的概念和术语运放定义运算放大器是一个高增益，直接耦合电压放大器。运放在今天很多电子产品中都会被广泛的应用，如大量的消费电子产品、工业和科学装置中直接耦合（dc）电压放大器可以在低频维持增益稳定直到频率到直流©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片6。运放基本的概念和术语运放的历史最早的真空管运放出现在20世纪30年代分立电路：真空管和电阻，晶体管基本上体积比较大、功耗比较大主要的应用：模拟计算机K2-W通用计算真空管运放

（1952）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片7。第一款大量应用的集成电路运放是出现在1960年中集成电路：大量的晶体管和电阻集成在同一块硅片上开启了电子电路设计的新运放基本的概念和术语741集成电路运放（1968）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片8。今天，集成电路运放小尺寸、低功耗器件非常接近理想的运放在很多模拟电路中是最基本的一部分3

mm运放基本的概念和术语©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片9。1：反向输入端2：同向输入端3：输出端4：正电源输入端5：负电源输入端VSS（负电源）运放的管脚VDD（正电源）45A运放电路符号 3

VOUTVIN-

1

2VIN+运放基本的概念和术语©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片10。运放基本的概念和术语运放的输入模式单端输入模式：反向/同向输入模式VOUTAVIN-VDDVSSVIN+AVDDVOUTVSSVOUTVIN-AVIN+差分输入模式：两个输入端都被使用VDDVSS©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片11。运放的功能运放是设计用来放大加在他两个输入端之间的电压信号差它是一个线性方程，A代表开环增益VOUT

A(V

IN

VIN

)2

3VDD（正电源）5AVSS（负电源）4VIN

1

VOUT-VIN+运放基本的概念和术语©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片12。运放基本的概念和术语运放可以实现许多不同的“功能”加法/减法积分/差分缓冲器放大直流和交流信号2VDD45AVSS 3

VOUTVIN

1

-VIN+©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片13。运放基本的概念和术语运放的线性当放大一个信号，线性度意味着信号包含中的信息是不会改变的信号的频率是一样信号的幅值和相位是可以不同的输入信号：1*sin(2ft)输出信号：A*sin(2ft+φ)VOUT

=

A(VIN+-VIN-)VDM

=

VIN+-VIN-VOUTVDD（正饱和）（负饱和）VSS斜率为A©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片14。运放基本的概念和术语运放的框图运放典型的三阶段I:

差分输入级II:

高电压增益级III:输出级VDD（正电源）VSS（负电源）VOUTVIN-VIN+IIIIIIVDDAVSSVOUTVIN-VIN+©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片15。运放基本的概念和术语VSS（负电源）VOUT运放基本的理想特性差分输入级给运放提供差分输入输入阻抗非常高→无穷吸取可以忽略不计的输入电流→零VDD（正电源）VIN-VIN+IIIIII©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片16。运放基本的概念和术语VSS（负电源）VOUT

高电压增益级提供非常大的开环增益→无穷放大输入端的信号差并传递到输出级VDD（正电源）VIN-VIN+IIIIII©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片17。运放基本的概念和术语VSS（负电源）VOUT输出级非常低的输出阻抗→零这个可以减少运放输出级的负载效应给运放的负载提供电流VDD（正电源）VIN-VIN+IIIIII©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片18。运放基本的概念和术语含运放的电路分析闭环结构反向放大器同向放大器电压跟随器差分放大器开环结构开环增益是非常大的，理论上，它是无穷大的。运放通常不会不会使用在开环模式下一个典型的应用：比较器©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片19。反向放大器闭环增益G=VOUT/VIN

=-R1/R2输入阻抗RIN

=R2，输出阻抗ROUT

=0RIN

=

R2VINROUT

=0

-R1/R2 VOUT等效电路模型运放基本的概念和术语VOUTV1≈V2=0，因为A→∞R1R2VINA21

3(VIN

-

V1)/R2

=

(V1

-

VOUT)/R1

→

VIN/R2

=

-VOUT/R1

→

VOUT/VIN=

-

R1/R2电流：I©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片20。同向放大器闭环增益G=VOUT/VIN

=1+R1/R2输入阻抗RIN

=∞，输出阻抗ROUT

=0RIN

=

∞ROUT

=

0

1+R1/R2等效电路模型VOUT运放基本的概念和术语

VOUTVINR1R2VINA123V1

≈

V2

=

VINV1/R2

=(VOUT-V1)/R1

→

VIN/R2

=(VOUT-VIN)/R1

→

VOUT/VIN=

1+R1/R2电流：I©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片21。VINVOUTA运放基本的概念和术语电压跟随器（缓冲器）可以参考同向放大器的结构使R2

=∞且R1

=0来获得单位增益放大器R1R2VINVOUTAVOUT

=

(1+R1/R2)*VINVOUT

=

VIN©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片22。在理想状态下，VOUT

=VIN，RIN=∞，ROUT

=0VOUT

=VIN；作为电压跟随器RIN

=∞且ROUT

=0；被作为缓冲器来实现阻抗的匹配和信号的VINVOUTA运放基本的概念和术语例如：缓冲器经常被用在MCU输入/输出和外部电路之间©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片23。运放基本的概念和术语R3

=2

kΩR4

=1

kΩVINAVOUTA+10VR1=

9

kΩ练习参考下面的电路，在反向放大器和电压分压电路之间连接一个缓冲器，假如V2

=1V，R2

=？和VOUT

=？假如不用一个缓冲器而直接连接，V2还能保持1V？给出V2的值？分压器V41VV2R2©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片24。运放基本的概念和术语R2

//R4

=

0.5

kΩ+10VR4V2R1=9

kΩR1VOUT

V2R2答案对于V2

=1V，R2

=1

kΩ，V2=V4VOUT

=

-

(R3/R4)*V4

=

-

(R3/R4)*V2

=

-

2*1V

=

-2V假如不使用缓冲器，V2不能保持1.0VV2

=[10V/(9

kΩ+0.5

kΩ)]*0.5

kΩ

≈

0.53V+10VR1=9

kΩR2=1

kΩ分压器V2

=1VR3

=

2

kΩ

+10VR4=1

kΩA78V7

≈

V8

=

0©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片25。运放基本的概念和术语当R1

=R3和R2

=R4，VOUT

=(R1/R2)*(VIN+-VIN-)，他就变成个差分放大器差分放大器下面的电路，输出是输入的差乘以一个恒量（由电阻决定）R1R2AVOUTR3R4VIN+

VIN-123V1

≈

V2RIN

=

R2

+R4©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片26。常见问题？是不是所有的运放都适合做跟随器？VOUT

=VIN：作为电压跟随器RIN

=∞,ROUT

=0：单位增益缓冲器阻抗匹配和信号VOUT1

2VIN答案：不是并不是所有的运放都是单位增益稳定并不是所有的运放都是轨对轨输入输出的©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片27。常见问题©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片28。常见问题轨对轨输出是什么意思？轨对轨是指输出可以接近，但是不是等于电源电压轨这个差

称为

“headroom”VDDVSSVOHVOLHeadroom

=

VDD

-

VOHHeadroom

=

VOL

-

VSSMCP6031©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片29。问题1应该等于VOS，规定的VOS客户抱怨电压跟随器（MCP6V01）客户说：当

VIN

接地，V大约是

15

mV。这个比大很多（最大值为2

µV）VOUTVDDVINVOS

真实的问题忽略了运放的输出特性：VOL和VOH©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片30。解决方案VOUT是“轨对轨”输出的话：MCP6V01是VOL：VSS

+

15

mVVOH：VDD

–

15

mV如果采用单电源结构，输出应该是从15

mV到VDD

–15

mV客户实际测量的是VOL，而不是VOSVOUTVINVDDVDDVOHVOLVSS问题1©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片31。问题2R-T-R与非R-T-R有什么区别：MCP6401轨到轨输入运放MCP601非轨到轨输入运放©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片32。问题3客户使用运放来检测电流，已经量产2年多，问题：高低温试验时，过流保护。客户认为MCP603质量有问题。©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片33。问题3送做FA

测试，没有发现问题。电路分析：根据原理图，目前应用

模输入电压，经过分压后为4.04v，超过了MCP603的最高限制（3.8v），低温时更加明显.因此会出现的输入失调电压，直接影响输出等一系列参数。建议见参考电压调到Vdd/2。©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片34。课程目标理解在信号链中如何使用运算放大器来对信号进行放大处理以及对噪音滤除，并为您的信号电路选择合适的运放理解不同结构独立A/D转换器的特性，为你的应用选择合适的数字转换器理解独立A/D

转换器和MCU

集成A/D

的差别D/A

和数字电位器在信号调理电路中的作用典型应用案例分析总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片35。传感器信号链传感器s1(t)n1(t)信号调理ADCMCUr1(t)s2(t)r2(t)0

.

20-

0

.

2-

0

.

4-

0

.

6-

0

.

8-

10

.

20

.

40

.

60

.

81R

a

n

d

om

N

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s

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w

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h

o

u

t

A

v

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r

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g

i

n

g0 0

.

0

2

0

.

0

40

.

1

60

.

1

80

.

0

6

0

.

0

8

0

.

1

0

.

1

2

0

.

1

4T

i

m

e

(

se

c

)Ampitude0 0

.

0

20-

0

.

2-

0

.

4-

0

.

6-

0

.

8-

10

.

20

.

60

.

410

.

8R

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h

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u

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A

v

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g

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n

g0

.

0

40

.

1

40

.

1

6

0

.

1

8

0

.

20

.

0

6

0

.

0

8

0

.

1

0

.

1

2T

i

m

e

(

se

c

)n2(t)Amplitude©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片36。传感器数据收集ADC速度，应用<

10Hz<

300Hz<

4kHz<

20kHz<

300kHz+温度压力重量医疗过程控制医疗血液分析心脏（ECG和EKG）仪表结构分析医疗CAT扫描机器人声纳军事主动声纳机械振动仪表声学军事

消费类©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片37。信号典型灵敏度传感器类型配置激励输出类型输出范围灵敏度压力通电桥5–

15V(2

–

20mA)差分1–

50mVPP~1

mV/PSI热电耦J

&

K类不需要差分J类：0

~

41mVK类：0

~

50

mV55

µV/oC39

µV/oCRTD2/3/4线>

0.2mA差分0

~

50

mV3.85

m/oC湿度电容式，电阻式，热传导式AC/DC

5

VPP@

30

Hz

–100

kHz单端100

–

500

pF1K

–

1M0.2

–

0.5pF/%RH©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片38。SAR要求为中等速度和中等精度，手持、个人多 设备（低数据位）典型精度：（8–18位）Delta-Sigma温度、压力测量、重量检测和形变测试装置典型精度：（12–24位）Dual

Slope低成本DVM，显示ADC典型精度：（12–20位）Pipeline/FlashCCD图象、超声波医疗图象、数字接受器、 、数字音像（HDTV）、DSL、有线调制器和高速以太网典型精度：（8–16位）ADC架构对比应用©

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Incorporated.。C13A01

AN1幻灯片39ADC选择步骤ADC精度传感器输出的灵敏度、采样速率转换速度结构需求单端输入或差分参考电压参考、外部参考、或者VDD准确度线性度、无丢码、噪音、温度变化和漂移集成ADC独立ADC或者MCU接口I²C™，SPIP封装DFN、SOT、MSOP、SOIC和QFN等成本©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片40。示例：ADC精度、位数和LSB之间的关系分辨率（位）编码（LSB数）LSB5V3.3V825619.5

mV12.9

mV101,0244.9

mV3.2

mV124,0961.2

mV0.8

mV1416,384305

µV201

µV1665,53676

µV50

µV18262,14419

µV13

µV201,048,5764.8

µV3.2

µV224,194,3041.2

µV0.8

µV2416,777,2160.3

µV0.2

µV编码数=2nLSB

=VREF2n集成ADC独立ADC©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片41。信噪比提高(A)

ADC的SNR（dB）=6.02

n+1.76正弦波输入n=A/D位数（精度）(B)

增加平均次数（N）：SNR随着N

增加©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片42。k

kn1T2T

/

2T

/

2x2

(t)dt

MP

02004006008001000-

110

.

80

.

60

.

40

.

20-

0

.

2-

0

.

4-

0

.

6-

0

.

8滤波f滤波和平均©

2012

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片43。信号平均来减少噪声00.020.04

0.06

0.080.180.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810.1

0.12

0.14

0.16Time

(sec)Amplitude00

.

1

80

.

2-

1-

0

.

8-

0

.

6-

0

.

40-

0

.

20

.

20

.

40

.

60

.

81Amplitude00

.

0

20

.

0

4 0

.

0

6 0

.

0

80

.

1 0

.

1

2 0

.

1

4 0

.

1

60

.

1

80

.

2-

1-

0

.

8-

0

.

6-

0

.

4-

0

.

200

.

20

.

40

.

60

.

81R

a

n

d

o

m

N

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e

w

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h

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A

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i

m

e

(

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e

c)Amp

itude00

.

2-

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.

8-

1-

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.

4-

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.

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0

.

20

.

20

.

80

.

60

.

41S

i

g

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l

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A

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i

n

g

(

1

0

0

H

z

)Amplitude0

.

0

20

.

0

4 0

.

0

6 0

.

0

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.

1

80

.

1 0

.

1

2 0

.

1

4 0

.

1

6T

i

m

e

(

s

e

c

)(a)

原始信号（100

Hz）Signal

+

Noise

without

Averaging(b)

增加的随机噪声S

i

g

n

a

l

+

N

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h

A

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a

g

i

n

g(c)

信号+随机噪声0

.

0

20

.

0

4 0

.

0

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.

0

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.

1 0

.

1

2 0

.

1

4 0

.

1

6T

i

m

e

(

s

e

c

)(d)

信号+随机噪声（平均=100）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片44。信号平均00.2-0.8-1-0.6-0.2-0.400.20.40.80.61Signal

+

N

o

i

s

e

without

AveragingAmplitude0-0.6-0.8-1-0.40-0.20.20.80.60.41AmplitudeN

=

1000-1-0.8-0.4-0.6-0.200.40.20.60.81Signal

+

Noise

with

Averaging0.20.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18Time

(sec)Amplitud

eN

=

50-0.8-1-0.6-0.4-0.200.210.80.60.40

.

02

0

.

040

.

16

0.180

.

06

0

.

08

0

.

1

0

.

12

0

.

14Signal

+

NT

iomisee

(ws

eitch)

Averaging0.20.02

0.04

0.06

0.08

0.1 0.12

0.14

0.16

0.18Time

(sec)AmplitudeN

=

10N

=

5000-0.6-0.8-1-0.40-0.20.20.80.60.41Signal

+

Noise

with

Averaging0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2Time

(sec)Signal

+

Noise

with

AveragingAmplitudeN

=

500-1-0

8-0

4-0

60-0

20

20

40

80

610.02

0.040.16

0.18

0.20.06

0.08

0.1 0.12

0.14Time

(sec)S

i

g

n

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l

+

N

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s

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w

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t

h

A

v

e

r

a

g

i

n

g©

2012

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Incorporated.。C13A01AN幻灯片6

0

08 0

1 0

12

0

14

0

16

0

18 0

2T

i

m

e

(

s

ec

)Amplitude信号+噪声信号平均和地噪声050

100

3

50

00.50.40.30.20.10.610.90.80.7F

r

e

q

u

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n

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g

e

d1

5

0 200

F

r

e

q

u

e

n

c

y

(Hz)(a)

平均前的频谱(b)

平均后的频谱（N=100）05

0

1

0

0

3

5

0

00000.

6.

5.

4.

30

.

20

.

10

.

70

.

810

.

9F

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q

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n

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c

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S

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a

l

+

N

o

i

s

e

,

No

A

v

e

r

a

g

i

n

g1

5

0 2

0

0

F

r

e

q

u

e

n

c

y

(

H

z

)幅度频率（Hz）幅度频率（Hz）©

2012

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Technology

Incorporated.C13A01AN1幻灯片46。噪声源噪声的幅度（VPP）（

的情况）数字接口160

mV10位ADC的10

~

500

LSBVDD噪声100

mV磁场，距离家电马达8英寸60mV磁场，距离开关电源2英寸50mV磁场，距离MCU时钟2英寸25mV同轴线的振动2

mV荧光灯625

µV陶瓷电容上的振动/PCB应力500

µV焊点的热梯度200

µV举例：主要的外部噪声源©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片47。如何消除噪声滤波模拟数字信号平均高精度ADC仪表放大器非常小的失调电压和失调漂移有什么器件可以做所有的事情吗？©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片48。通过位精度提高SNR3630241812600SNR

(dB)

Improvement200400

600

800

1000

1200Number

of

Over-SamplingSNR（dB）过采样率6.0249.03812.041615.053218.066421.0712824.08256SNR

(dB)

=

1.76

+

6.02

n

+

10

log(

K*

fs

)2

BWENOB

SINAD

1

.

76

dB6.02©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片49。回顾ADC

基础©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片50。静态误差：影响直流特性积分非线形、微分非线形、失调误差和增益误差等动态误差：影响交流特性总谐波失真（Total

Harmonic

Distortion）THD

(%)

=

(

Harmonic

Noises/

Fundamental

Sig.)

x

100信噪比（Signal

To

Noise

Ratio）SNR

(dB)

=

20

LOG

(RMS

of

Fundamental/RMS

NoiseFloor)信噪比加失真（Signal

To

Noise

Plus

Distortion）信噪比+谐波失真——是评价A/D

AC性能最好的规格真实A/D转换器有：©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片51。静态误差数字输出编码理想曲线增益误差@FSRINLDNL

+

1

LSB失调误差模拟输入电压11©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片52。量化误差信号的能量：=

LSB

/

2/

2/

2222

1

e

e

p(e)de/

2

e

de

212

VREF2

n量化（二进制编码）量化步宽，，最小的输入变化使输出代码变1位，可以参考下面的公式©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片53。信噪比、信噪比失真和有效位（ENOB）用SINAD替换SNR，就可以得到有效位n：ENOB

SINAD

1.76dB6.02理论上理想的信噪比：©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片54。动态性能指标有四种主流的规格来衡量ADC的动态性能信噪和失真比（SINAD）总谐波失真（THD）信噪比（SNR）寄生

动态范围（SFDR）有效位（ENOB）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片55。动态误差=

20

log

()基频噪声+谐波SINAD=SNR+失真SFDR©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片56。电压测量的技巧VMeasured1PGA

ADCOutputCodes

LSB

(R1

R2)

R2LSB

of

18

Bit

ADC(MCP3421)

Reference

Voltage

2.048V

15.625

μV2N

1

217■■■INR2R1

+

R2V =

()●

(

VBAT)VBATVBAT(a)

带有基准的ADC(b)带有外部基准的ADC©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片57。举例：电流的测量你怎么能够知道电流的方向？Vin+Vin-当VIN+>VIN-时，MSB=0当VIN+<VIN-时，MSB=1©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片58。MCP3422模拟到数字转换器特点总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片59。ADC输入架构©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片60。输入信号范围由于ESD二极管的保护，输入电压不至于损坏器件：VIN

>

VSS

–0.3VVIN

<

VSS

+0.3V输入信号范围：共模电压输入：VIN_CM

=

PGA

*

(VIN+

+

VIN-)/2 <

VREF差分电压输入：VIN_Dif

=

PGA

*

|VIN+

–

VIN-

| <

VREFVREF

=

2.048V©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片61。ADC架构的回顾对比其应用Jecky>有Pipeline

ADC?Trent>现在还没有，但是明年会有...©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片62。过采样？假如采样频率fs是：fs

= N

*

2

f0奈奎斯特速率例如：输入信号=10

kHz，那么奈奎斯特采样率是20

kHz，但是假如采样速度超过奈奎斯特速率，l也就是：fs

=

100

*

2*(10)

kHzOSR©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片63。

ADC信号路径Delta-SigmaModulatorogInputDigitalFilterDecimatorDigitalOutputDigital

Decimating

Filter(usually

implemented

as

a

single

unit)©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片64。噪声成型功能噪声成型：量化噪声的高通滤波0f02f0NyquistfS过采样频率幅度数字滤波器STF

=

13阶NTF信号带宽1阶NTF噪声©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片65。0-20-40-60-80-100-120-140020406080100120

ADC–60

Hz

SINC4滤波器60/50

Hz抑制（-140

dB）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片66。

ADC的优点高精度（可以达到24位，LSb<1

µV）的架构可以减少噪声（过采样）很好的线形频率和噪声抑制滤波在数字部分实现→低功耗通常

都含有可编程增益运算放大器（PGA）抗混叠滤波器和信号调理的要求被最小化（低BOM成本）应用：温度、压力等©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片67。课程目标理解在信号链中如何使用运算放大器来对信号进行放大处理以及对噪音滤除，并为您的信号电路选择合适的运放理解不同结构独立A/D转换器的特性，为你的应用选择合适的数字转换器理解独立A/D

转换器和MCU

集成A/D

的差别D/A

和数字电位器在信号调理电路中的作用典型应用案例分析总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片68。独立ADC与集成ADC相比独立ADC：较性能、功能及封装形式有比较多的选择布线比较

、噪声比较好控制通常来讲，高的正确度和小的偏移节省MCU的模拟输入/输出口不是很便宜...但是你需要高精度的应用MCU集成ADC：大多数是8位-12位SAR

ADC典型单端输入最多达到4

MSPS不需要数据借口（节约数据I/O管脚）价格包含在MCU内，所以便宜典型的性能是不如独立式ADC如果你的应用需求小于12位并且对正确度和漂移要求不是很高，你可以考虑使用这样的ADCMCUADC©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片69。课程目标理解在信号链中如何使用运算放大器来对信号进行放大处理以及对噪音滤除，并为您的信号电路选择合适的运放理解不同结构独立A/D转换器的特性，为你的应用选择合适的数字转换器理解独立A/D

转换器和MCU

集成A/D

的差别D/A和数字电位器在信号调理电路中的作用典型应用案例分析总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片70。混合信号产品Delta-Sigma

ADCMCP355022位，13

sps，50或60

Hz抑制MCP355122位，15

sps，50和60

Hz抑制MCP355320位，60

spsMCP342118位，SOT23，I2CMCP3422/3/418位，2/4通道，I2CMCP342516位，SOT23，I2CMCP3426/7/816位，2/4通道，I2CSAR

ADCMCP322122

ksps,

I2C,

SOT-23MCP3301/2/4100

ksps，差分输入MCP3201/2/4/8100

ksps，SPIMCP3001/2/4/8200

ksps，SPIMCP302122

ksps,

I2C,

SOT-2313位12位10位©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片71。混合信号产品2通道或4通道8位1通道2通道SPI™1通道2通道SPI™SPI™SPI™1通道10位12位I2CI2CSPI™I2CSPI™MCP4725带有

EEPROMTC1321SMBus/I2C™MCP4921MCP4922MCP4821Vref.MCP4822Vref.MCP4728w/EEPROM，Vref.，4通道MCP4901TC1320SMBus/I2C™MCP4801Vref.MCP4802Vref.MCP4902MCP4911MCP4811Vref.MCP4912MCP4812Vref.I2CMCP4706带有

EEPROMMCP4716带有

EEPROMMCP4726带有

EEPROM6位1通道I2CMCP47DA1加窗©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片72。课程目标理解在信号链中如何使用运算放大器来对信号进行放大处理以及对噪音滤除，并为您的信号电路选择合适的运放理解不同结构独立A/D转换器的特性，为你的应用选择合适的数字转换器理解独立A/D

转换器和MCU

集成A/D

的差别D/A

和数字电位器在信号调理电路中的作用典型应用案例分析总结©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片73。传感器信号调理目标

幅值增益

模拟滤波信号调理的要求

差分输入

高阻抗输入

高共模信号抑制比（CMRR）

低噪声

低失调电压©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片74。传感器信号调理1µ2002001µ1k1kVDD200

20k200

20kVDDADCMCU传感器信号调理10n10n1µ©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片75。信号调理（频率响应）©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片76。举例：热电耦温度测量C2/1R2R1C1/1R3R4V11kVDDMCP1541VDDMCP9700AK类R5V3R6V2VREFMCU+-

ADC4V

=1V

+R2R32

3(V -V

)R2R1V4R1

=

R5

,

R2

=

R6

,R3

=

R4其中，©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片77。应用举例©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片78。高精度信号调理环路矫正失调电压（VOS）也会矫正AOLCMRRPSRR1/f噪声举例：MCP6V01/2/3运算放大器VOS

漂移≤±50

nV/°CVOS

≤

±2

µVAOL，CMRR，PSRR

≥130

dB©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片79。温度测量精度K-型热电耦：-270°C至1370°C电压精度：~40

µV/°CADC特性完全的差分模拟输入输入的范围：-VREF至VREF（VREF

=2.048V）LSB

=

15.625

µV温度的精度：0.05°C/LSb

@

PGA=8PGA增益：x1、x2、x

4和x8举例用18位

ADC热电耦解决方案LSb

Vref217©

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Incorporated.C13A01AN1幻灯片80。举例：简单的抗混叠滤波器Anti-Aliasing

Filter

Response50-5-10-15-20-25-30-35-4011010010000100000

10000001000Frequency

(Hz)M