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关于ADC芯片的选型,还是其他芯片的选型,那都不是随随便便就说了算得。
) O* W) G! O$ X5 e8 D7 Y* a$ s关于选型,各大厂家也给出了系列芯片的选型手册,但是手册中那么多芯片型号和参数,哪些参数是要关注的,怎么快速地选择符合我们项目用到的芯片呢。
H F. h! U! k& q! S' i; cADC芯片成本参差不齐,选的好直接起飞,选的不好,直接破产。我拿ADC芯片举个例子,大家举一反三吧。% m$ O, X6 C# z+ k4 ^+ Q+ N
% B* D4 D$ e: z$ Q1.模拟量输入范围
& f3 o+ O0 P/ o: P9 k+ G( Z按照我的经验啊,一般需求过来的时候,模拟量的采集,输入范围一定是刚需,不可忽略的。所以首先肯定先确认模拟量的输入范围,如果是0~3V的,ADC芯片都不用了,这样一下就省下了好几个mcu的成本。如果是0
( q( O; Q' A5 h2 X* k1 i+ Z~5V的模拟量,可以经过电阻网络分压到MCU,或者有的MCU的AD口直接可以接受0 ~5V的模拟量,或者用ADC芯片转化,这时候成本一下就上去了。能不用ADC芯片就不要用;如果输入电压是±5V之间,那没办法,选个合适的ADC芯片吧,±10V的情况也一样。
) N( z4 U4 e t3 T( P- x& R绝对是刚需,之所以把这个需求放在最前面就是说一旦选了片子,如果出错是不可挽回的。9 s( b& `3 A5 k+ I
2 k8 F& \0 J' i以AD7606举例:
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2.采样率, g) p/ v n- R- h6 j
首先要搞明白什么是采样率。
' s8 T$ R5 E; [% J7 c/ w8 I采样率指ADC每秒钟会进行多少次的模拟量转数字量的操作,如10K/s就是说ADC每秒钟,就采集了10K个模拟量,并将模拟量转换为数字量。当采样声时,一般的采样率是44Kbps/s,当采样温度时,几K/s的采样率就够了。3 c/ Z) O2 j6 F- {- w% P- a$ K) b
学过通信原理的大家应该都知道采样定理。+ x: T. v% f9 ^ O. v" _
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍;采样定理又称奈奎斯特定理。
! W7 _! X" |4 V, _+ s就是说你采集50K的信号,采样频率最起码大于2.56*50K。
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以AD7606举例:2 k9 |: o% X2 b! O* P
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所以说这个参数也是刚需,如果选不对,也是完全没法弥补,就相当于是一块金子焊在电路板上,既心疼还没啥用。
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* X8 R" i& ~; _$ M2 t3.通道数) k, E1 r# u9 z
通道数同样值得关注,不会造成损失,但是肯定在功能上有欠缺了,同样应该被首先考虑进去的,不仅要考虑通道数,有实力一点还要考虑是独立通道还是差分通道,如果是多个通道,是同步采样吗,如果是差分通道,可以互换吗,另一通道可以接地吗,这些都是在选择通道时候需要考虑的问题,具体问题具体考虑,这里只为大家提供思路。* V1 w- V+ g4 U# x
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同样以AD7606举例。 D) ]! F8 {. t4 G, a
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4.分辨率
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6 T/ Q H6 n7 A1 y' h" qADC的分辨率指的是模数转换器所能表示的最大数是多少,即ADC的位数,如果ADC是10位ADC,那么分辨率是2的10次方,即1024的分辨率,如果模拟量是温度,测量范围是0~100度,那么可以把100度分成1024份,每一份你都能感知,当温度有100/1024度的变化时,能测量出来。
" u; L- M& d7 y8 p通俗一点就是精度,肯定是位数越高采样的精度越精确。但是并不是选型的时候精度越高越好,越高的精度代表着成本越高,根据项目实际需要,选择合适成本的精度。" P( Z; t# s: \9 o. T8 F
一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC,9~12位称为中分辨率ADC,13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高,分辨率越高,量化误差越小,能达到的精度越高。1 o- N; N2 o- a8 v
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量化误差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。6 g* i: |) J' z+ d+ M
在转化过程中,由于存在量化误差和系统误差,精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的,它主要决定于A/D转换器件的位数。
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5.接口类型
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接口类型同样是选型的时候需要关注的问题,接口类型有三种,串口,并口、高速并口。串口一般是SPI的。
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那么如何选择呢,并口软件开发简单,软件开发成本小一些,但是占IO口多,占用大量MCU资源,所以在IO资源紧缺的情况下尽量避免选择并口的ADC芯片;
7 U' F" p+ g: \串口开发成本高一点,但是占用IO资源少,IO资源不足的情况下,可以考虑选择串口通讯的ADC芯片。
* D- a4 A/ H1 J现在市面上大多部分ADC芯片串口和并口的通讯方式都集成了,那可以根据项目实际的需求选择合适的通信方式。1 R, ?9 P9 m1 C+ n8 k
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6.结构,信噪比,封装
0 x; V7 p3 H% f6 p$ Y* o& e剩下的就是一些不影响功能的性能参数了,讲究点,追求发挥ADC芯片极致的工程师们可以关注一下这些参数,可能用在不同的场所,关注的参数也会有所不同。毕竟花了那么多钱,干嘛不用。, [! D" t/ Z0 o9 J7 F. A
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大体上总结这么几点,按照我的经验划分出来的优先级顺序,如果不对,请大家指正,一起讨论进步学习。
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如果是要考虑芯片迭代甚至是国产和进口芯片的替代,那这可要下了功夫了,只要是围绕上面的6点,基本上就可以少看好多数据手册。
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