關(guān)于ADC芯片的選型

mgckid 發(fā)布于2021-09-27 13:35 / 3516人閱讀

摘要：關(guān)于芯片的選型，還是其他芯片的選型，那都不是隨隨便便就說(shuō)了算得。芯片成本參差不齊，選的好直接起飛，選的不好，直接破產(chǎn)。

關(guān)于ADC芯片的選型，還是其他芯片的選型，那都不是隨隨便便就說(shuō)了算得。
關(guān)于選型，各大廠家也給出了系列芯片的選型手冊(cè)，但是手冊(cè)中那么多芯片型號(hào)和參數(shù)，哪些參數(shù)是要關(guān)注的，怎么快速地選擇符合我們項(xiàng)目用到的芯片呢。
ADC芯片成本參差不齊，選的好直接起飛，選的不好，直接破產(chǎn)。我拿ADC芯片舉個(gè)例子，大家舉一反三吧。

1.模擬量輸入范圍
按照我的經(jīng)驗(yàn)啊，一般需求過來(lái)的時(shí)候，模擬量的采集，輸入范圍一定是剛需，不可忽略的。所以首先肯定先確認(rèn)模擬量的輸入范圍，如果是0~3V的，ADC芯片都不用了，這樣一下就省下了好幾個(gè)MCU的成本。如果是0
~5V的模擬量，可以經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓到MCU，或者有的MCU的AD口直接可以接受0 ~5V的模擬量，或者用ADC芯片轉(zhuǎn)化，這時(shí)候成本一下就上去了。能不用ADC芯片就不要用；如果輸入電壓是±5V之間，那沒辦法，選個(gè)合適的ADC芯片吧，±10V的情況也一樣。
絕對(duì)是剛需，之所以把這個(gè)需求放在最前面就是說(shuō)一旦選了片子，如果出錯(cuò)是不可挽回的。

以AD7606舉例：

2.采樣率
首先要搞明白什么是采樣率。
采樣率指ADC每秒鐘會(huì)進(jìn)行多少次的模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的操作，如10K/s就是說(shuō)ADC每秒鐘，就采集了10K個(gè)模擬量，并將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。當(dāng)采樣聲時(shí)，一般的采樣率是44Kbps/s，當(dāng)采樣溫度時(shí)，幾K/s的采樣率就夠了。
學(xué)過通信原理的大家應(yīng)該都知道采樣定理。
在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的2.56～4倍；采樣定理又稱奈奎斯特定理。
就是說(shuō)你采集50K的信號(hào)，采樣頻率最起碼大于2.56*50K。

以AD7606舉例：
所以說(shuō)這個(gè)參數(shù)也是剛需，如果選不對(duì)，也是完全沒法彌補(bǔ)，就相當(dāng)于是一塊金子焊在電路板上，既心疼還沒啥用。

3.通道數(shù)
通道數(shù)同樣值得關(guān)注，不會(huì)造成損失，但是肯定在功能上有欠缺了，同樣應(yīng)該被首先考慮進(jìn)去的，不僅要考慮通道數(shù)，有實(shí)力一點(diǎn)還要考慮是獨(dú)立通道還是差分通道，如果是多個(gè)通道，是同步采樣嗎，如果是差分通道，可以互換嗎，另一通道可以接地嗎，這些都是在選擇通道時(shí)候需要考慮的問題，具體問題具體考慮，這里只為大家提供思路。

同樣以AD7606舉例。

4.分辨率

ADC的分辨率指的是模數(shù)轉(zhuǎn)換器所能表示的最大數(shù)是多少，即ADC的位數(shù)，如果ADC是10位ADC，那么分辨率是2的10次方，即1024的分辨率，如果模擬量是溫度，測(cè)量范圍是0~100度，那么可以把100度分成1024份，每一份你都能感知，當(dāng)溫度有100/1024度的變化時(shí)，能測(cè)量出來(lái)。
通俗一點(diǎn)就是精度，肯定是位數(shù)越高采樣的精度越精確。但是并不是選型的時(shí)候精度越高越好，越高的精度代表著成本越高，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，選擇合適成本的精度。
一般把8位以下的A/D轉(zhuǎn)換器稱為低分辨率ADC，9~12位稱為中分辨率ADC，13位以上為高分辨率。A/D器件的位數(shù)越高，分辨率越高，量化誤差越小，能達(dá)到的精度越高。

量化誤差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無(wú)限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。
在轉(zhuǎn)化過程中，由于存在量化誤差和系統(tǒng)誤差，精度會(huì)有所損失。其中量化誤差對(duì)于精度的影響是可計(jì)算的，它主要決定于A/D轉(zhuǎn)換器件的位數(shù)。

5.接口類型

接口類型同樣是選型的時(shí)候需要關(guān)注的問題，接口類型有三種，串口，并口、高速并口。串口一般是SPI的。

那么如何選擇呢，并口軟件開發(fā)簡(jiǎn)單，軟件開發(fā)成本小一些，但是占IO口多，占用大量MCU資源，所以在IO資源緊缺的情況下盡量避免選擇并口的ADC芯片；
串口開發(fā)成本高一點(diǎn)，但是占用IO資源少，IO資源不足的情況下，可以考慮選擇串口通訊的ADC芯片。
現(xiàn)在市面上大多部分ADC芯片串口和并口的通訊方式都集成了，那可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際的需求選擇合適的通信方式。

6.結(jié)構(gòu)，信噪比，封裝
剩下的就是一些不影響功能的性能參數(shù)了，講究點(diǎn)，追求發(fā)揮ADC芯片極致的工程師們可以關(guān)注一下這些參數(shù)，可能用在不同的場(chǎng)所，關(guān)注的參數(shù)也會(huì)有所不同。畢竟花了那么多錢，干嘛不用。

大體上總結(jié)這么幾點(diǎn)，按照我的經(jīng)驗(yàn)劃分出來(lái)的優(yōu)先級(jí)順序，如果不對(duì)，請(qǐng)大家指正，一起討論進(jìn)步學(xué)習(xí)。

如果是要考慮芯片迭代甚至是國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口芯片的替代，那這可要下了功夫了，只要是圍繞上面的6點(diǎn)，基本上就可以少看好多數(shù)據(jù)手冊(cè)。

簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單~~~~