CC BY
39О выборе и применении 12-разрядных быстродействующих АЦП
Потребителям импортных 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. fем не менее раньше трудности с поставками в основном преодолевались. За последний же год ситуация в зтой области значительно ухудшилась. fак, 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).
Александр Курбатов
alex_kurbatov@hotmail.com
ар
р
I 6
д
аким 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 (Рб) 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.
+3...5В
-Вх
+Вх
АЦП
Цифровые
выходы
Рисунок. Типичная схема включения ADS1BS на входе АЦП.
Примечания к таблице:
1. Сайты упомянутых фирм: Analog Devices —
w ww. analog.c om, Burr-Brown — w ww. burrbrown. com, Datel — w ww. datel.com, Exar — w ww. exar. c om, Intersil (ранее Harris Semiconductor) — www. intersil.c om, Linear Technology — w ww. linear-tech. com, Maxim — ww w. maxim-ic. com, National Semiconductor — ww w. national. com, Philips — w ww .semiconductors. com/pip/TDA8767H, Signal Processing Technologies — ww w. 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.
Таблица. 12-разрядные АЦП на диапазон частот дискретизации 10...40 МГц
Фирма (1) Тип Fs, МГц SNR (2), дБ (Fbx, МГц) THD (2), дБ (Fbx, МГц) Тип входа иип, В Диапазон температур Военный вариант
Тип. Пред. Тип. Пред.
Analog Devices AD872ASD 10 69(1) -74(1) -62(1) Диф. +5, -5 -55..+125°C Есть
AD9220 10 70(1) 69(1) -84(1) -76(1) Диф. +5 -40...+85°C Нет
AD9225 25 71(2,5) 69(2,5) -82(2,5) -72(2,5) Диф. +5 -40...+85°C Нет
AD9224 40 69(2,5) 64(2,5) -73(2,5) -63(2,5) Диф. +5 0...+70°C Нет
AD9042AD 41 68(1,2) -78(1,2) (3) Один +5 -40...+85°C Нет
Burr-Brown ADS802 10 67(0,5) 64(0,5) -77(0,5) (3) Диф. +5 -40..+85°C Нет
ADS804 10 69(4,8) 67(4,8) -85(0,5) (3) Диф. +5 -40..+85°C Нет
ADS805 20 68(9,6) 63(9,6) -82(0,5) (3) Диф. +5 -40..+85°C Нет
Datel ADS-119/883 10 65(2,5) 60(2,5) -67(2,5) -60(2,5) Один +5, -5 -55..+125°C Есть
ADS-238Q 20 62(5) 59(5) -68(5) -61(5) Диф. +3,3 0..+70°C Нет
Exar XRD6222 (4) 20 66(3,6) (5) 62(3,6) (5) 1) ,6) 0( (3, -7 0( - -6 Диф. +5 0..+85°C Нет
Intersil (Harris) HI5808 10 67(1) -75(1) Диф. +5 -40..+85°C Нет
Linear Technology LTC1420I 10 72(1) 69 -84(1) -77(1) Диф. +5 +5, -5 -40..+85°C Есть (9)
Maxim MAX1170 (4) 10 60(3,58) 58(3,58) -61(1) -59(1) Один +5, -5,2 0..+70°C Нет
MAX1171 (4) 20 60(3,58) 58(3,58) -61(1) -59(1) Один +5, -5,2 0..+70°C Нет
MAX1172 (4) 30 60(3,58) 58(3,58) -59(3,58) -57(3,58) Один +5, -5,2 0..+70°C Нет
National Semiconductor ADC1281 10 65(5) (6) 62(5) (6) -74(5)(6) ? (7) +5 -20..+75°C Нет
CLC952AJ 41 61(9,67) -72(2)(3) Один +5, -5 -40..+85°C Нет
Philips TDA8767H/3 (8) 30 61(4,43) -64(4,43) Диф. +5 0..+70°C Нет
Signal Processing Technologies SPT7920 (410) 10 60(3,58) 58(3,58) -61(1) -59(1) Один +5, -5,2 0..+70°C Есть (9)
SPT7921 (4'10) 20 60(3,58) 58(3,58) -61(1) -59(1) Один +5, -5,2 0..+70°C Есть (9)
SPT7922 (410) 20 60(3,58) 58(3,58) -59(3,58) -57(3,58) Один +5, -5,2 0..+70°C Есть (9)
SPT7935 (4) 20 62(5) 59(5) -68(5) -61(5) Диф. +3,3 0..+70°C Нет
SPT7936 28 63(10) 59(10) -64(10) -61(10) Диф. +3,3 0..+70°C Нет
SPT7937 (4) 28 63(10) 61(10) -72(10) -64(10) Один +5 -40..+85°C Нет
SPT7938 (4) 40 63(3,58) 58(3,58) -71(3,58) -62(3,58) Один +5 -40..+85°C 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.
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 соответствен-
но для сигналов 5 МГц и 20 МГц;
• температурный дрейф напряжения смещения — 4 мкВ/°С
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 исм (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 ивх 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 А08138 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 результатом.
