ADC引用的类型和如何使用它们
模拟信号的数字化测量需要ADC在一些所需的频率范围内量化时域信号的电平。为精密测量应用选择ADC并不是使用ADC的全部内容。事实上，在选择ADC时需要考虑一个重要的点:参考电压。在ADC电路中，参考电压被用作比较信号电平的基准，参考电压源的稳定性将决定测量的准确性。
在ADC中使用时并不总是需要精确参考，而且初学者很可能只会将ADC上的参考引脚连接到电源上。这可能适用于非常简单的ADC应用，例如具有高动态范围(和ENOB)、高信噪比、低分辨率和稳定温度的系统。在另一种情况下，在低信噪比信号的高分辨率传感系统中存在潜在的量化误差，ADC引用方法变得非常重要。
在本文中，我们将介绍为ADC提供参考电压的两种常用方法:精密参考组件(可在标准IC封装中获得)和到系统电源的比率连接。
什么是ADC参考?
所有adc的工作方式都是将感应到的输入电压与参考电压进行比较。在最简单的拓扑结构中，这是通过一个运放电路来完成的，该运放电路不断地将输入与参考电压的缩放值进行比较。参考电压决定了ADC可以转换的最高信号电平，ADC的所有量化数字输出都是这个输入参考电压的某个比例。因此，当需要进行精密测量时，参考电压电平的准确性是非常重要的。
有些adc具有内部引用，或者可以配置为使用内部引用或外部引用。使用外部参考ADC有一些优点，最主要的是围绕精度。如果你选择一个外部参考，可以保证更大的稳定性对电源和温度变化，两种标准的方法是使用一个精密电压参考或一个比率参考。
精密电压参考IC
集成电路的设计目的是将输入电压源(可能有噪声)转换为特定值的高度稳定的电压源。输出接到ADC参考电压引脚。在PCB布局中，最好的做法是将输出从精密电压基准路由到输入引脚作为一个小轨道，理想情况下在相邻层和同一层上用接地屏蔽。
在这种拓扑结构中，传感器激励/读出子电路不需要与参考电路具有相同的电源。然而，它们可能是同一个电源，都是从主电源独立下来的。
这些参考旨在具有非常低的漂移和相对的噪声免疫，特别是对输入电源轨道上的噪声。换句话说，当系统运行时，它们提供的电压不应该改变。因此，当需要时，它们可以作为比内部参考更准确的电压参考。
比率计参考
在这种类型的ADC参考中，用于激发传感器或模拟信号源的相同电源也用于为ADC设置电压参考。下面显示了该连接的一个示例。在这种情况下，如果输入电压大于ADC所需的参考电压，可以通过电阻分压器(V-div)传递参考电压。这将降低输入电压的特定比例，同时也确保在参考电压的任何低频波动中没有相位。
比率ADC参考拓扑结构。
比率基准仅适用于被测信号由传感器激励电压源提供的情况。请注意，在上面的拓扑中，如果需要，可以使用精确电压基准，不需要比率基准，但比率方法确实有一些好处。
与使用精密电压基准相比，比率ADC基准的主要好处是系统尺寸更小。只要电源稳定，分压器中使用精密电阻(公差0.1%)，就可以使ADC基准非常稳定。
接下来，如果电力系统中有任何波动，例如短暂的电压下降，参考值将按比例下降(假设传感器激励/读数子电路是线性的)．因此，测量系统仍然具有相同的动态范围。这里的危险是输入电压下降，但激励/读出子电路中的噪声底保持不变。如果发生这种情况，有两种可能的结果:
- 如果采样信号已经处于ADC输入范围的高端，那么您可能会使ADC的输入饱和，从而得到错误的最大读数。如果信号激励/读出功率在功率下降期间没有变化，就会发生这种情况。
- 如果采样信号也经历功率下降，那么信号信噪比的值当电压下降时，会降低，这增加了量化误差的机会。
传感器的其他混合信号PCB设计技巧
混合信号系统通常使用adc进行传感器数据捕获和精密测量，这些传感器系统通常在频率范围的低端工作。这些通常在高kHz到MHz范围内，以便对无线电通信协议不敏感(对于大多数无线系统，从sub-GHz开始到5-6 GHz)。
- 确保您了解ADC上数字接口的返回路径
- 使用坚实的地面;除非你的传感器接口有低信噪比和低频，否则不要将GND网络分成多个区域
- 实现最佳电力系统设计实践用于数字接口
- 如果需要，用RC电路(用于输入)或串联电阻(用于输出)减慢ADC上的数字接口(通常是SPI或I2C)。
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