【導讀】對於SAR-ADC的仿真比較複雜。目前來看
，還沒有準確模擬整個器件的完整轉換器模型。現有資源是一個仿真模擬輸入引腳穩定性的模擬SPICE文件。有了它，用戶就有了一款強大工具，使用戶能夠解決其中一個最關鍵
、最棘手的轉換器問題。

逐次逼近
、模數轉換器 （SAR-ADC） 很簡單直接，用戶將模擬電壓接在輸入端上 （AINP， AINN

， REF），會看到一個輸出數字代碼，這個代碼表示相對於基準的模擬輸入電壓。

此(ci)時(shi)，用(yong)戶(hu)也(ye)許(xu)很(hen)想(xiang)分(fen)析(xi)一(yi)下(xia)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)規(gui)格(ge)
，來(lai)驗(yan)證(zheng)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)數(shu)據(ju)表(biao)中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun)。尤(you)其(qi)當(dang)用(yong)戶(hu)發(fa)現(xian)不(bu)夠(gou)快(kuai)的(de)時(shi)候(hou)，更(geng)需(xu)要(yao)確(que)定(ding)轉(zhuan)換(huan)器(qi)是(shi)否(fou)已(yi)經(jing)接(jie)收(shou)到(dao)內(nei)部(bu)正(zheng)確(que)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)。

用戶可以通過使用仿真工具來預測發生這些問題的可能性
，並解決這些問題。ADC模擬輸入級仿真的確定依賴於電壓和電流的準確度。正是在這個方麵，模擬SPICE宏模型能夠發揮作用。PCB數字信號完整性取決於定時、電壓-電流電平、以及寄生效應。而數字IBIS模型在這方麵會比較有用。我們會在下個月來談一談IBIS，不過讓我們先解決ADC的仿真環境。

針對ADC的***仿真

將信號傳送到ADC中zhong的de試shi錯cuo法fa是shi比bi較jiao耗hao時shi的de

，並bing且qie不bu一yi定ding會hui起qi作zuo用yong。如ru果guo用yong戶hu的de模mo擬ni輸shu入ru引yin腳jiao在zai轉zhuan換huan器qi正zheng在zai捕bu捉zhuo電dian壓ya信xin息xi的de關guan鍵jian時shi間jian點dian上shang不bu穩wen定ding

，這zhe就jiu不bu太tai可ke能neng獲huo得de正zheng確que的de輸shu出chu數shu據ju。***，這樣的話
，就不會有錯誤信號進入到你的轉換器中了。

我們來仔細看一看一款與ADS8860相似的典型串行、偽差分SAR-ADC器件（圖1）。

圖1 ADS8860是一款偽差分輸入，1MHz
，16位SAR-ADC。

這款器件的TINA-TI ***使用戶能夠仿真進入轉換器的模擬信號所產生的效果。借助於這款模型，以及AINP
、AINM、REF上合適的驅動器運算放大器模型
，在用戶進行實際的PCB操作之前，確定是否能夠實現良好轉換。ADC宏模型的重要性在於，它能夠準確地描述轉換器輸入端子的特性。驅動AINP、AINN和REF的運算放大器還必須準確地模擬它們的開環輸出電阻 （Ro）。

我們來仔細看一看這款宏模型的工作方式。這款轉換器宏模型用55pF采樣電容器對正、負輸入進行分別采樣。此器件轉換AINP和AINN上兩個已采樣值之間的電壓差。如仿真結果所示，此模型必須在采集周期結束時至少穩定在一個最低有效位 （LSB） 的一半。對於這款16位轉換器來說，一個LSB的一半等於REF / 216。

電壓基準引腳，REF，需要在轉換過程期間，或者在CONVST引腳變為高值前，出現穩定電壓（圖2）。在CONVST為低電平時
，轉換器正在采集輸入信號（采集模式）。SAR-ADC宏模型具有1MHz的時鍾，並且的確產生了CONVST信號。轉換器的整個轉換時間內
，在位轉換周期結束時
，電壓基準引腳必須穩定在LSB一半的水平上。

圖2在這個支持三線製運行的三線製定時圖中，CONVST的作用是芯片選擇。

圖3中針對ADS8860的TINA-TI模型對AINP和AINN上的輸入信號進行采樣，並且給出模型的AINPsmpl和AINMsmpl上的采樣結果。

圖3上圖為SAR-ADC的TINA-TI宏模型。

在圖4中，AINP上的輸入等於3V
，基準電壓等於4.096V。在用戶測試輸入信號的準確性時，將ADS8860 TINA-TI電路設置為感測放大器驅動器，AMP_OUT_sig的輸出，與其輸出信號，AINPsmpl之間的差異。在觀察這個差異時，檢查采樣時間結束時，或者在CONVST引腳剛剛變為高電平之前的區域。核實這個信號是否少於LSB的一半。

圖4這個設置用於TINA-TI電路監視模擬與基準輸入。

一旦用戶已經檢查了針對準確性的模擬輸入功能

，之後就需要檢查電壓基準引腳的穩定性。在用戶測量REF引腳的準確度時，測量電壓基準輸出 （VF1） 和THS4281放大器輸出 （AMP_OUT_ref） 之間的電壓差。確保用VERR1的值來移除電壓基準 （REF5040） 和運算放大器 （THS4281） 產生的偏移誤差。在進行這些操作的同時，使用iref1電流表檢查電流峰值剛剛出現之前的電壓電平。

結論

對於SAR-ADC的仿真比較複雜。目前來看，還沒有準確模擬整個器件的完整轉換器模型。現有資源是一個仿真模擬輸入引腳穩定性的模擬SPICE文件。有了它，用戶就有了一款強大工具
，使用戶能夠解決其中一個最關鍵
、最棘手的轉換器問題。

不過，這還遠遠不夠。你僅僅仿真了ADC的模擬部件。我們將在下個月談一談如何仿真轉換器的數字輸入/輸出。

（來源：中電網，作者：Bonnie Baker）

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