ZHCACV9 july   2023 PCM3120-Q1 , PCM5120-Q1 , PCM6120-Q1 , TLV320ADC5120

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 交流耦合系统
    2. 1.2 直流耦合系统
  5. 2交流耦合方案
    1. 2.1 等效电路
    2. 2.2 使用交流耦合时的输入引脚波形
    3. 2.3 耦合电容器的选择
    4. 2.4 快速充电电路
    5. 2.5 电容器类型的选择
    6. 2.6 单端和差分模式
    7. 2.7 交流耦合电路中的 S.N.R
  6. 3直流耦合方案
    1. 3.1 偏置引脚
    2. 3.2 电气特性
    3. 3.3 应用电路
      1. 3.3.1 直流耦合电路中的 S.N.R
  7. 4应用示例
    1. 4.1  驻极体电容式麦克风:单端直流耦合输入
    2. 4.2  驻极体电容式麦克风:单端交流耦合输入
    3. 4.3  麦克风的选择
    4. 4.4  电容式麦克风:差分直流耦合输入
    5. 4.5  电容式麦克风:差分交流耦合输入
    6. 4.6  MEMS 麦克风:差分交流耦合输入
    7. 4.7  没有失调电压且响应低至直流的电路
    8. 4.8  通过对 2 个 ADC 通道的输出求和来提高 SNR
    9. 4.9  测量高电压波形 (+-50V)
    10. 4.10 I2C 列表
  8. 5总结
  9. 6参考文献

偏置引脚

情况 1:当 INxP 和 INxM 具有相同的静态直流电压时。

I N x P   -   I N x N   =   0 .数字化数据中没有直流失调电压;但如果引脚上的直流电平接近 VAVDD 或 VGND,交流信号的余量会减小。两个引脚的适宜偏置电平为 VREF/2。在这个电平下,支持 2VRMS 的差分范围。

GUID-20230501-SS0I-HXTN-GBBS-XRMSBHVLXBB0-low.svg图 3-2 优化 INxP 和 INxM 引脚上的偏置 1.375 VDC

图 3-2 所示,在 1.375V 的直流电压上增加了一个 1Vrms 信号。INxP 和 INxM 处的波形为 180°异相。在波形中的任何时刻,信号的幅值都不会超过 3.3V 或低于 0V。因此,可以在不失真的情况下将对应于满量程数字数据的 2Vrms 差分模拟信号提供给 ADC 引脚。

GUID-20230501-SS0I-9J6P-X6ZW-VQ0VZM8BM1SJ-low.svg图 3-3 在较高电压下偏置 INxP 和 INxM

图 3-3 显示了 2.8VDC 时的引脚偏置。

较大的交流信号会导致引脚波形超过 3.3V 并产生削波。此过程会导致谐波失真;因此,信号处理会降低到 1Vp 差分。

图 3-4 显示了一个直流失调电压为 2.5V 的 500mV(峰值)信号。更大的信号会导致 FFT 上出现谐波。

GUID-20230513-SS0I-HKB8-RC4K-4DBG9HSX1HZG-low.jpg图 3-4 直流偏置为 2.5V 的 0.5V 峰值信号输入引脚波形和数字捕获
GUID-20230513-SS0I-TDD5-DZJZ-G9MTM9VZK53S-low.png图 3-5 直流偏置为 2.5V 的 0.5V 峰值信号输入引脚波形

情况 2:当 InxP 和 InxM 具有不同的静态直流电压时。

INxP 减 INx0 不等于零。有一个直流失调电压。可使用内部数字高通滤波器来消除此直流失调电压。如果引脚上的直流电平接近 AVDD 或接地,则交流信号的余量会减小。如果输入引脚上的电压超过 AVDD 或小于接地值,则保护二极管会导通。

注:

如果给定 PGA 增益,则输入端的静态直流电平也会获得增益。将 PGA 增益设置得过高会导致 PGA 输出饱和。

图 3-6 展示了具有不同静态直流电平的 INxP 和 INxM 上的引脚波形示例。

假设输入引脚上的静态直流电平 INxP = 2.25V 且 INxM = 0.75V。

图 3-6 显示了输入引脚上的波形。确保引脚电平不超过 3.3V 或低于 0V。

图 3-6 还显示了引脚之间的差异 (INxP – INxM)。ADC 输出中存在一个 1.5V 的直流失调电压。数字高通滤波器可消除此失调电压。

GUID-20230501-SS0I-JZB3-BXNF-48KHX7J2DSZ2-low.svg图 3-6 不同静态直流电平下的输入引脚波形

图 3-7 显示了一个直流失调电压为 1.5V 的 1Vrms 信号。更大的信号会导致 FFT 上出现谐波。

GUID-20230515-SS0I-ZRBF-XPSK-328GW2TRMWLH-low.png图 3-7 INxP 和 INxM 引脚的波形

如果 HPF_SEL 设置为 00b 来启用全通滤波器,则可以在数字输出捕获时观察到两个输入引脚之间的直流失调电压。

如果 HPF_SEL 设置为启用高通滤波器,则会在数字输出捕获中移除这个直流分量。

表 3-1 DSP_CFG0 寄存器字段说明
字段 类型 复位 说明
1-0 HPF_SEL[1:0] R/W 1h 高通滤波器 (HPF) 选择。
0d = 使用可编程的一阶 IIR 滤波器来实现自定义 HPF,在 P4_R72 至 P4_R83 范围内,默认系数值设置为实现全通滤波器

1d = 选择截止频率为 0.00025 × fS(fS = 48kHz 时为 12Hz)的 HPF

2d = 选择截止频率为 0.002 × fS(fS = 48kHz 时为 96Hz)的 HPF

3d = 选择截止频率为 0.008 × fS(fS = 48kHz 时为 384Hz)的 HPF
GUID-20230513-SS0I-8VBF-BXJQ-L6KNDSXW4JXM-low.png图 3-8 使用全通滤波器的数字捕获 - 出现直流失调电压
GUID-20230513-SS0I-K95C-0LRZ-7HBSMTWFCDFJ-low.png图 3-9 使用低通滤波器的数字捕获