Auswahl von Komponenten für einen diskreten Delta-Sigma-ADC

Ich werde einen diskreten Delta-Sigma-ADC entwerfen, der auf einer Leiterplatte aufgebaut werden soll. Ich glaube, ich verstehe das Grundkonzept, aber ich werde ziemlich bald Komponenten bestellen müssen. Hier ist mein Problem: Obwohl ich etwas über Operationsverstärker- / Komparatorparameter gelernt habe, weiß ich nicht, welche Parameter ich bei der Auswahl von Teilen für meine Anwendung priorisieren sollte.

Das Design, das ich in Betracht ziehe, wird in etwa so aussehen:Grundlegendes Delta-Sigma-ADC-Schema

  • Da der Operationsverstärker als Integrator konfiguriert ist, könnte der Eingangsoffset von Spannung/Strom ein großes Problem darstellen.
    • Ich erwäge derzeit die Verwendung eines Operationsverstärkers der TL07x-Serie .
    • Wären die DC-Offsets dieses Geräts problematisch?
  • Sollte ich bei der Auswahl von Komparatoren mehr auf Laufzeitverzögerung, Hysterese oder Eingangs-Offsets achten? Ich erwäge derzeit den LM393 , KA319 und den LM311 .
  • Welche anderen Überlegungen sollte ich berücksichtigen? Sind meine Bedenken überhaupt berechtigt, wenn man bedenkt, dass mein Ziel kein Hochleistungsgerät ist?

Anmerkungen:

  • Ich werde die Leiterplatte manuell löten, was bedeutet, dass ich DIP-Pakete bevorzugen würde, obwohl ich mit SOIC arbeiten kann.
  • Mein Ziel ist es, ein funktionierendes Design zu erhalten, es muss keine hohe Genauigkeit haben.
  • Das Gerät muss nicht mit hohen Frequenzen arbeiten, obwohl etwas, das mit (44,1 ksps oder höher) arbeiten kann, schön wäre.

Zusammenfassung: Ich frage mich, ob die Eingangs-Offsets, die sowohl vom Operationsverstärker als auch vom Komparator in der Eingangsstufe eingeführt werden, dazu führen, dass der Integrator erheblich driftet, oder ob der Kondensator schnell genug geladen / entladen wird, damit durch DC-Offsets verursachte Fehler auftreten unerheblich.

QFNs sind tatsächlich überraschend einfach zu löten, während ich Flussmittel verwende. Ich würde einige Komponenten ablichten und dies in LT-Spice simulieren
Breadboard-fähige Chips könnten eine gute Wahl sein - zumindest bis eine funktionierende Version erreicht ist. Wenn Sie 44,1 ksps wünschen, ist clk viel schneller, daher sind digitale Hochgeschwindigkeitskomponenten erforderlich. Sie verwenden einen Komparator als D-zu-A: Vielleicht sollten Sie einen bipolaren Typ wie KA319, LM311 und keinen Single-Ended-LM393 verwenden.
@glen_geek Ich verstehe den zweiten Teil deines Kommentars nicht. Alle von mir verknüpften Komparatoren sind differenzielle, bipolare Geräte mit Common-Collector-Ausgängen.
Die Eingänge sind differenziell, aber der Ausgang des LM393 bezieht sich auf seinen Erdungsstift. Ich vermute, Sie möchten, dass der D-to-A-Komparatorausgang zwischen +V und -V umschaltet?
@glen_geek Um ehrlich zu sein, daran habe ich nicht gedacht. Ich konnte sehen, wie das für den Komparator oben rechts in meinem Schaltplan helfen würde (es könnte den Kondensator möglicherweise schneller entleeren), aber ein Komparator, der zwischen + und -V umschaltet, wäre für das Flip-Flop problematisch.
ja - ganz richtig - der "D" -Eingang des Komparators, der das Flip-Flop ansteuert, sollte einen massebezogenen Ausgang haben (umschalten zwischen Vcc-to-Gnd). KA319 und LM311 können dafür eingerichtet werden - LM393 tut dies standardmäßig, wobei ein Pull-up-Widerstand hinzugefügt wird. Sie könnten die Verwendung eines analogen Schalters (SPDT) anstelle dieses oberen Komparators in Betracht ziehen.

Antworten (1)

Der größte Faktor ist Ihr Quantisierungsrauschen für die Auflösung.

Da Sie keine Spezifikationen angegeben haben, sind eine Priorität für Vio- und Iio-Offsets für Schaltungsbalance, Rauschunterdrückung, Übersprechen, Signalbandbreite und Dezimierungsverhältnis keine genauen Vorschläge möglich. (daher müssen Sie JEDES Design immer mit einer großartigen Spezifikation beginnen )

Um jedoch die Leistung kommerzieller ICs zu erreichen, müssen Sie viele Schleifen und eine Integration höherer Ordnung haben, um das Quantisierungsrauschen weit über die Signalbandbreite zu verschieben. Die Verwendung einer Schaltung, die zweimal statt nur einmal integriert, ist eine großartige Möglichkeit, das bandinterne Quantisierungsrauschen des Modulators zu verringern.

DS-Wandler von Texas Instruments enthalten beispielsweise Modulatoren zweiter bis sechster Ordnung. Modulatoren mehrerer Ordnung formen das Quantisierungsrauschen zu noch höheren Frequenzen als die Modulatoren niedrigerer Ordnung.

ref: Lesen Sie Texas Instruments, Nuts and Bolts des Delta-Sigma-Video-Tutorials [Online]. Verfügbar: http://focus.ti.com/docs/training/catalog/events/event.jhtml?sku=WEB408001

Das ist ein guter Rat. Ich muss wahrscheinlich meine Spezifikation festigen. Ich habe diesen Beitrag zu einem ziemlich frühen Zeitpunkt meiner Recherche gemacht. Ich habe seitdem über die Rauschformungseigenschaften von Delta-Sigma-ADCs gelesen und bin zu dem Schluss gekommen, dass es unpraktisch ist, einen in der mir zur Verfügung stehenden Zeit zu implementieren. Daher habe ich auf ein Dual-Slope-Design umgestellt. Der Integrator kann jedoch immer noch ein Problem sein.
PS Der Link funktioniert nicht.
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