ZHCABK2A March   2022  – March 2024 ADC128D818 , ADS1000 , ADS1000-Q1 , ADS1013 , ADS1013-Q1 , ADS1014 , ADS1014-Q1 , ADS1015 , ADS1015-Q1 , ADS1018 , ADS1018-Q1 , ADS1100 , ADS1110 , ADS1112 , ADS1113 , ADS1113-Q1 , ADS1114 , ADS1114-Q1 , ADS1115 , ADS1115-Q1 , ADS1118 , ADS1118-Q1 , ADS1119 , ADS1120 , ADS1120-Q1 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1130 , ADS1131 , ADS1146 , ADS1147 , ADS1148 , ADS1148-Q1 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1158 , ADS1216 , ADS1217 , ADS1218 , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1230 , ADS1231 , ADS1232 , ADS1234 , ADS1235 , ADS1235-Q1 , ADS1243-HT , ADS1246 , ADS1247 , ADS1248 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS1250 , ADS1251 , ADS1252 , ADS1253 , ADS1254 , ADS1255 , ADS1256 , ADS1257 , ADS1258 , ADS1258-EP , ADS1259 , ADS1259-Q1 , ADS125H01 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1260-Q1 , ADS1261 , ADS1261-Q1 , ADS1262 , ADS1263 , ADS127L01 , ADS1281 , ADS1282 , ADS1282-SP , ADS1283 , ADS1284 , ADS1287 , ADS1291 , LMP90080-Q1 , LMP90100 , TLA2021 , TLA2022 , TLA2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 引言
  5. 数据表时序和命名规则
  6. Δ-Σ ADC 中是什么导致转换延迟?
  7. 数字滤波器操作和行为
    1.     8
    2.     9
    3. 4.1 ADC 操作导致的数据不稳定
  8. 影响转换延迟的 ADC 功能和模式
    1. 5.1 第一次转换与第二次及后续转换延迟
    2. 5.2 转换模式
    3. 5.3 可编程延迟
    4. 5.4 ADC 开销时间
    5. 5.5 时钟频率
    6. 5.6 斩波
  9. 模拟稳定
  10. 关键要点
  11. 周期时间计算示例
    1. 8.1 示例 1:使用 ADS124S08
    2. 8.2 示例 2:更改转换模式
    3. 8.3 示例 3:更改滤波器类型
    4. 8.4 示例 4:更改时钟频率
    5. 8.5 示例 5:启用斩波并减少每通道转换次数
    6. 8.6 示例 6:使用不同的系统参数扫描两个通道
    7. 8.7 示例 7:使用 ADS1261
    8. 8.8 示例 8:使用 ADS1261 更改多个参数
  12. 总结
  13. 10修订历史记录

ADC 开销时间

导致 ADC 转换延迟的另一个因素是 ADC 开销时间。此时间取决于 ADC 指示新的转换结果就绪之前处理转换数据所需的任何内部 ADC 功能。ADC 开销时间由 ADC 设计定义,因此用户无法进行更改。

与可编程延迟时间不同,每次稳定数据变为可用时,都需要 ADC 开销时间。不过,转换过程会在 ADC 开销时间开始时启动,这样 ADC 开销时间只会增加至第一次转换期间的转换延迟。图 5-4 以红色突出显示 ADC 开销时间,及其在连续转换模式下 ADS124S08 低延迟 滤波器每个转换周期中发生的时间。

GUID-20220201-SS0I-V7RF-QCKR-CLHLTCHWLHST-low.svg图 5-4 在连续转换模式下使用 ADS124S08 低延迟滤波器时的 ADC 开销时间

重要的是,图 5-4 确认 ADC 开销时间仅影响第一次转换期间的转换延迟。第二次及后续转换结果必须能够适应 ADC 开销时间,但转换过程会与 ADC 开销时间同时开始,这样总体转换延迟便等于 1 / ODR。

高阶滤波器遵循相似的模式。图 5-5 以红色突出显示 ADC 开销时间,及其在连续转换模式下 ADS124S08 sinc3 滤波器的转换过程中发生的时间。

GUID-20220201-SS0I-KKCR-RJJF-HRSV5DDTTW8B-low.svg图 5-5 在连续转换模式下使用 ADS124S08 Sinc3 滤波器时的 ADC 开销时间

图 5-5 中不稳定的 sinc3 数据无需 ADC 开销时间,因为该数据在第一次和第二次转换周期后尚未准备好进行处理。相反,ADC 开销会在第三次转换周期结束后开始,然后在每个第二次及后续转换周期结束后立即开始。不过,对于第二次及后续数据,转换过程会与 ADC 开销时间同时开始,因此它并不影响总体转换延迟。最终结果就是使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时,开销时间仅影响第一个转换延迟,就像图 5-4 中的低延迟滤波器那样。

ADC 开销时间的一个重要特性是,它通常需要固定的 ADC 时钟周期,因此可以独立于 ODR。这意味着,随着 ODR 增加,ADC 开销时间往往会占用更大比例的总体转换延迟。为了验证这个说明,请参阅表 5-1 中的 ADS124S08 sinc3 转换延迟值。如表格注释 #3 所述,转换延迟中不含可编程延迟。因此,使用 sinc3 滤波器时的 ADS124S08 第一次转换延迟值由三个转换周期加上 ADC 开销时间组成,如图 5-5 所示。由于转换周期只是为第二次或后续转换指定的时间,所以可以使用方程式 14 计算 ADS124S08 sinc3 滤波器开销时间 tADC_OVERHEAD

方程式 4. tADC_OVERHEAD = tMOD(FC) – (3 ∙ tMOD(SSC))

其中

  • tMOD(FC) = tMOD 周期数(等于第一个转换延迟)
  • tMOD(SSC) = tMOD 周期数(等于第二个或后续转换延迟)

考虑以 tMOD 周期数表示的 tADC_OVERHEAD 很有帮助,因为转换延迟值(以微秒为单位)可能包含会导致结果变模糊的舍入误差。不过,如果 ADC 数据表没有以 tMOD 周期数形式量化转换延迟,可以使用以毫秒表示的转换延迟值。在这种情况下,请将方程式 14 中的变量替换为以毫秒为单位的相应转换延迟值。

表 5-4 使用方程式 14 来计算使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时所有 ODR 的 tADC_OVERHEAD表 5-4 还计算了 tADC_OVERHEAD 所占的总转换延迟比例。

表 5-4 计算 ADS124S08 Sinc3 滤波器的 tADC_OVERHEAD
ODR (SPS)tMOD(FC)

(tMOD PERIODS)

tADC_OVERHEAD

(tMOD PERIODS)

% 的占比
2.5307265650.02%
5153665650.04%
1076865650.08%
16.646145650.14%
2038465650.17%
5015425650.42%
6012857650.51%
1007745650.84%
2003905651.66%
4001985653.27%
8001025656.34%
1000808404.95%
2000424409.43%
40002324017.24%

对于表 5-4,需要注意的是,使用 ADS124S08 sinc3 滤波器时,tADC_OVERHEAD 在所有 ODR 上并不恒定。ODR < 1000SPS 时,tADC_OVERHEAD = 65 ∙ tMOD 周期;ODR ≥ 1000SPS 时,tADC_OVERHEAD = 40 ∙ tMOD 周期。此行为是数字滤波器架构造成的,并且对于同一 ADC 内的不同滤波器,可能会有所不同。此外,表 5-4 确认了以下说法:随着 ODR 增加,tADC_OVERHEAD 在总体转换延迟中占到的比例也会增加。实际上,当 ODR = 4000SPS 时,tADC_OVERHEAD 几乎是总转换时间的 20%,而当 ODR = 2.5SPS 时,则仅为 0.02%。

如前所述,ADC 开销时间由 ADC 设计定义。这意味着,对于给定的 ADC 数字滤波器架构和 ODR,ADC 开销时间在总转换延迟中的占比是固定的。不过,tMOD 周期可以通过修改 ADC 时钟频率来更改,因此转换延迟也可以这样更改。