Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2000 №3

О выборе и применении 12-разрядных быстродействующих АЦП

Курбатов Александр


Потребителям ипортнх скоростных АЦП давно были известны проблемы с поставкой в Россию многих из них, в том числе и не военного назначения. Дистрибьюторы объясняли эти сложности необходимостью оформления лицензии. Это похоже на правду, так как на сайтах производителей электронных компонентов и средств их проектирования встречаются упоминания об ограничениях на экспорт в Индию, Китай, Россию и т.д. Тем не менее раньше трудности с поставками в основном преодолевались. За последний же год ситуация в этой области значительно ухудшилась. Так, например, оба официальных дистрибьютора Analog Devices в России ("Автэкс" и "Аргуссофт") на момент подготовки статьи не смогли дать удовлетворительного ответа о сроках и хоть каких-то гарантиях поставки популярного АЦП типа AD9220 (12 бит, 10 МГц).

Таким образом, в начале проектирования устройства с применением определенных типов быстродействующих АЦП на первое место выдвигается задача совершенно не технического характера. Может оказаться целесообразным скорректировать проект и технические требования к нему с учетом использования более доступных компонентов. Дополнительную помощь при выборе конкретного типа АЦП может оказать приводимая ниже сводная таблица производимых в мире 12-разрядных АЦП общего назначения на частоты дискретизации (Fs) от 10 до 40 МГц. Этот класс микросхем имеет широкое примение, в том числе и за счет того, что в последние годы цены на них резко снизились. В таблицу не включены АЦП, не рекомендованные для новых разработок, а также имеющие специфические характеристики, ограничивающие их широкое применение, например типы с ЭСЛ выходами.

Таблица. 12-разрядные АЦП на диапазон частот дискретизации 10...40 МГц
Analog Devices
AD872ASD AD9220 AD9225 AD9224 AD9042AD
Fs, МГц 10 10 25 40 41
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 69 (1) 70 (1) 71 (2,5) 69 (2,5) 68 (1,2)
Пред. - 69 (1) 69 (2,5) 64 (2,5) -
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -74 (1) -84 (1) -82 (2,5) -73 (2,5) -78 (1,2) (3)
Пред. -62 (1) -76 (1) -72 (2,5) -63 (2,5) -
Тип входа Диф. Диф. Диф. Диф. Один
Uип, В +5, -5 +5 +5 +5 +5
Диапазон температур,°С -55...+125 -40...+85 -40...+85 0...+70 -40...+85
Военный вариант Есть Нет Нет Нет Нет
Burr-Brown
ADS802 ADS804 ADS805
Fs, МГц 10 10 20
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 67 (0,5) 69 (4,8) 69 (9,6)
Пред. 64 (0,5) 67 (4,8) 63 (9,6)
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -77 (0,5) (3) -85 (0,5) (3) -82 (0,5) (3)
Пред. - - -
Тип входа Диф. Диф. Диф.
Uип, В +5 +5 +5
Диапазон температур,°С -40...+85 -40...+85 -40...+85
Военный вариант Нет Нет Нет
Datel
ADS-119/883 ADS-238Q
Fs, МГц 10 20
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 65 (2,5) 62 (5)
Пред. 60 (2,5) 59 (5)
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -67 (2,5) -68 (5)
Пред. -60 (2,5) -61 (5)
Тип входа Один Диф.
Uип, В +5, -5 +3,3
Диапазон температур,°С -55...+125 0...+70
Военный вариант Есть Нет
Exar
XRD6266 (4)
Fs, МГц 20
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 66 (3,6) (5)
Пред. 62 (3,6) (5)
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип.  
Пред. -70 (1) (5)
-60 (3,6) (5)
Тип входа Диф.
Uип, В +5
Диапазон температур,°С 0...+85
Военный вариант Нет
Intersil (Harris)
HI5808
Fs, МГц 10
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 67 (1)
Пред.  
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -75 (1)
Пред.  
Тип входа Диф.
Uип, В +5
Диапазон температур,°С -40...+85
Военный вариант Нет
Linear Technology
LTC1420I
Fs, МГц 10
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 72 (1)
Пред. 69
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -84 (1)
Пред. -77 (1)
Тип входа Диф.
Uип, В +5 +5, -5
Диапазон температур,°С -40...+85
Военный вариант Есть (9)
Maxim
MAX1170 (4) MAX1171 (4) MAX1172 (4)
Fs, МГц 10 20 30
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 60 (3,58) 60 (3,58) 60 (3,58)
Пред. 58 (3,58) 58 (3,58) 58 (3,58)
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -61 (1) -61 (1) -59 (3,58)
Пред. -59 (1) -59 (1) -57 (3,58)
Тип входа Один Один Один
Uип, В +5, -5,2 +5, -5,2 +5, -5,2
Диапазон температур,°С 0...+70 0...+70 0...+70
Военный вариант Нет Нет Нет
National Semiconductor
ADC1281 CLC952AJ
Fs, МГц 10 41
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 65 (5) (6) 61 (9,67)
Пред. 62 (5) (6) -
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -74 (5)(6) -72 (2)(3)
Пред. - -
Тип входа ? (7) Один
Uип, В +5 +5, -5
Диапазон температур,°С -20...+75 -400...+85
Военный вариант Нет Нет
Philips
TDA8767H/3 (8)
Fs, МГц 30
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 61 (4,43)
Пред. -
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -64 (4,43)
Пред. -
Тип входа Диф.
Uип, В +5
Диапазон температур,°С 0...+70
Военный вариант Нет
Signal Processing Technologies
SPT7920 (4-10) SPT7921 (4-10) SPT7922 (4-10) SPT7935 (4) SPT7936 SPT7937 (4) SPT7938 (4)
Fs, МГц 10 20 20 20 28 28 40
SNR (2),дБ (Fвх, МГц) Тип. 60 (3,58) 60 (3,58) 60 (3,58) 62 (5) 63 (10) 63 (10) 63 (3,58)
Пред. 58 (3,58) 58 (3,58) 58 (3,58) 59 (5) 59 (10) 61 (10) 58 (3,58)
THD (2), дБ (Fвх, МГц) Тип. -61 (1) -61 (1) -59 (3,58) -68 (5) -64 (10) -72 (10) -71 (3,58)
Пред. -59 (1) -59 (1) -57 (3,58) -61 (5) -61 (10) -64 (10) -62 (3,58)
Тип входа Один Один Один Диф. Диф. Один Один
Uип, В +5, -5,2 +5, -5,2 +5, -5,2 +3,3 +3,3 +5 +5
Диапазон температур,°С 0...+70 0...+70 0...+70 0...+70 0...+70 -40...+85 -40...+85
Военный вариант Есть (9) Есть (9) Есть (9) Нет Нет Нет Нет

Примечания к таблице:

  1. Сайты упомянутых фирм: Analog Devices — www.analog.com, Burr-Brown — www.burrbrown. com, Datel — www.datel.com, Exar — www.exar. com, Intersil (ранее Harris Semiconductor) — www.intersil.com, Linear Technology — www.linear-tech.com, Maxim — www.maxim-ic.com, National Semiconductor — www.national.com, Philips — www.semiconductors.com/pip/TDA8767H, Signal Processing Technologies — www.spt.com.
  2. Типовые и предельные значения SNR (отношение сигнал/шум без учета влияния нелинейных искажений) и THD (коэффициент гармоник, обычно со второй по шестую включительно) приводятся из справочных листов на микросхемы. Условия измерений SNR и THD не одинаковы для разных приборов и фирм. В целом они отражают реальные сравнительные соотношения характеристик микросхем. Значения SNR и THD приведены для всего указанного в таблице диапазона рабочих температур.
  3. Приблизительно.
  4. Требуется внешний источник опорного напряжения.
  5. При температуре +25 °C.
  6. Из справочных листов не очевидно, для какого диапазона температур.
  7. Имеется вывод для подключения точки заземления входного сигнала.
  8. Имеются исполнения TDA8767H/1 и TDA8767H/2 для значений Fs соответственно 10 и 20 МГц.
  9. Требуются дополнительные переговоры. Параметры микросхем в военном исполнении в справочных листах не приведены.
  10. Идентичны соответствующим микросхемам MAX1170, MAX1171 и MAX1172, но упоминаний об этом в справочных листах обоих фирм нет.

Как следует из таблицы и примечания 10 к ней, подавляющее большинство рассмотренных быстродействующих АЦП имеют дифференциальный вход. В этой связи представляется целесообразным упомянуть о микросхеме AD8138 (Analog Devices), поставки которой начались в конце 1999 г. AD8138 представляет собой операционный усилитель с дифференциальными выходами (Differential ADC Driver), который ориентирован на использование во входных цепях многих типов АЦП. AD8138 рассчитан на диапазон рабочих температур -40…+85 °C. Схема применения AD8138 приведена на рисунке.

Типичная схема включения AD8138 на входе АЦП
Рисунок. Типичная схема включения AD8138 на входе АЦП

Типовые значения некоторых параметров AD8138 при питании ±5 В, температуре +25°C, коэффициенте усиления +1 и размахе дифференциального выходного напряжения 2 В:

  • время установления (до точности 0,01 %) — 16 нс;
  • полоса частот (по уровню -3дБ) — 265 МГц;,
  • спектральная плотность напряжения шума (на частотах 100 кГц…40 МГц) — 5нВ/ЦГц;
  • нелинейные искажения (значение второй гармоники при дифференциальной нагрузке 800 Ом) — -94дБ и -87дБ соответственно для сигналов 5 МГц и 20 МГц;
  • температурный дрейф напряжения смещения — 4 мкВ/°C.

Эти характеристики обеспечивает возможность применения AD8138 для всех рассмотренных в таблице АЦП без ухудшения их параметров. В AD8138 имеется специальный вход для установки синфазного напряжения смещения выходов Uсм (см. рисунок) с коэффициентом передачи 1:1. Напряжение на этот вход подается или с каких-нибудь выводов АЦП, или от внешнего делителя с фильтром. Такая схема обеспечивает обработку сигналов переменного тока с сохранением связи по постоянному. Она является хорошей заменой варианту с применением трансформатора на входе АЦП. Возможность работы AD8138 от одного питания +5 В, как и для большинства АЦП рассмотренных типов, минимизирует число внешних компонентов также и за счет исключения цепей защиты входов АЦП. В такой реально работающей схеме при R2 = 2·R1 диапазон изменения Uвх составляет -1,25…+1,25 В, и полный размах всего входного сигнала АЦП равен 5 В. При этом несколько увеличивается коэффициент гармоник (до -78 дБ при сигнале 1 МГц), но в достаточно большом круге применений важнее получение минимального SNR, который в такой схеме определяется параметрами АЦП. AD8138 также целесообразно использовать в схемах дифференциальных передатчиков сигналов в линию, полностью реализуя все преимущества, присущие этому способу передачи сигналов.Попутное замечание. В справочных листах на AD8138 (Rev. 0) имеются весьма опасные опечатки — в схемах конкретных применений (Figure 40. и 41.) указаны прямо противоположные номера выводов подачи питания. И вообще, ошибки в справочных листах становятся скорее правилом, чем исключением.

Применение микросхем типа AD8138 позволяет провести своего рода унификацию входных цепей быстродействующих АЦП многих типов. Она доступна в свободной продаже.

В свете же упомянутых неопределенностей с поставками АЦП переработка проекта или даже изделия может обойтись вам дешевле, чем обивание порогов поставщиков компонентов с трудно прогнозируемым результат.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке