由于对图1 中ADC 的等效电容C i 的充电是呈指数变化, 见图2根据理论分析, 充电时间越长, 其上的电压U c 只是无限接近于等效信号源的电压U s为保持一定采样频率, 在以下的分析中, 假定当等效电容C i 上的电压值达到了1/16 L SB 的误差范围之内, 即算其进行了完全充电L因为在此采样误差下,再把其它的内部误差, 如DNL 和NL 一起统计进来, 可把总共的转换误差控制在 1/2 L SB 之内。

逐次比较式模数转换器如何获取最佳采样频率

以图1 的等效电路为例, 在开关电容的充电时间内, 从0 V 到等效信号源的电压值, 并在1/16L SB 误差范围L其计算公式如下:

式中:U c 为等效电容上的采样电压;U s 为等效信号源的电压; R t 为R s + R i; R s 为等效信号源的输出电阻; R i 为ADC 的等效内部电阻; T C 为等效电容的充电时间。

等效电容在1?16 L SB 误差范围内的的电压为

其中N 为ADC 转换精度的位数

将式(2) 代入式(3) , 得

其中时间常数T C = R t C i因此一个8 位ADC 中开关电容的充电时间为8。 32 倍的时间常数。表1将显示各种位数的ADC 的充电时间。由上述计算过程可知,ADC 输入采样时间(T s)必须大于或等于其等效开关电容充电的时间常数,方可保证ADC 采样值不超过1/16 的L SB 的误差。

[page]在试验机测控系统中采样时间的计算及比较

为了验证上述等效模型的有效性, 本文选用试验机测控系统等速加载来试验, 见图3。系统中的ADC 为TLC2543, TLC2543 是12 位精度SP I 接口的串行ADCL由TLC2543 数据手册可知, 其前8个I/O clock 为采样时间。在第12 个I/O clock 的下降沿开始AD 转换。因此其采样时间为