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关于隔离2:ADC芯片

ADC可以称作是模拟芯片领域的明珠。作为一种关键器件,ADC设计难度大,专利墙高,所以国内一直处于追赶的状态。近年来,国产ADC发展极为迅速,逐渐在各项参数上赶上了国际主流水准。

模拟数字转换器ADC连接着现实模拟世界与电子系统,一直是芯片产业皇冠上的明珠。随着技术应用 的发展,ADC产业呈现出越来越清晰的发展趋势, 高采样率、高分辨率以及低功耗是未来的发展方 向。

隔离式ADC,作为ADC门类下极具代表性的一 类产品,因为其所带的隔离技术增强了性能并延长 了使用寿命,是ADC性能突破和高集成度简化设计负担的例证之一。

隔离式ADC和普通ADC在本质上没有太大区别。普通ADC也可以通过光藕或者数字隔离器与主电路隔离,而隔离ADC把这一块都做到了芯片里面,不同 的隔离方案与隔离技术都会对ADC性能产生巨大影 响。数据隔离对整体系统影响较小,而时钟和电源的隔离技术选择对器件性能有直接作用。

关于隔离,有三方面需要考虑:

  • 确保热端有电的隔离电源
  • 确保数据路径得到隔离的隔离数据
  • ADC(采样时钟或转换信号)的时钟隔离,以防热端不产生时钟

对于隔离式高性能ADC而言,隔离技术一方面要注意隔离时钟,另外则要注意隔离电源。ADC(采样时钟或转换信号)的时钟隔离,是为了以防热端不产生时钟,同时为了高性能,时钟需要无抖动;隔离电源通常在10W以下范围内,一般应用反激式转换器或者推挽式转换器。

时钟隔离是另一项重要任务。如果使用1 MHz采样速率的20位高性能ADC,例如LTC2378-20,可以实现104 dB的信噪比(SNR)。为了实现高性能,需要无抖动时钟。为什么不应使用像ADuM14x系列这样的标准隔离器?标准隔离器会增加时钟抖动,从而限制ADC的性能。更多详细信息请参见设计笔记DN1013。

其实还有一个数据隔离,

数据隔离可以通过数字隔离器实现,例如ADuMx系列数字隔离器。这些数字隔离器可用于SPI、I2C、CAN等许多标准接口,例如ADuM140 可用于SPI隔离。 为了实现数据隔离,只需将SPI信号SPI时钟、SDO、SCK和Busy连接到数据隔离器,确保数据路径得到隔离的隔离数据。在数据隔离中,电能通过感性隔离栅从初级侧传输到次级侧。需要添加电流返回路径,这由电容来完成。该电容可以在PCB中利用重叠平面实现。

目前主流厂商如TI,ADI等都在这一门类下推出了高性能产品。

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