閃亮亮的未必都是金子！請仔細閱讀相關資料手冊資料，正確選擇元件

作者：ADI 產品應用工程師Tejaswini Anand

應用工程師經常會重複回答不同客戶提出的相同問題，尤其是客戶針對應用進行元件選型相關諮詢時。我們注意到，當客戶進行元件選型時有一個誤區，他們往往過於依賴資料手冊中的所謂「資料表」-- 我是說令人心動的規格。「哇！那個ADC的訊噪比好高！」這就是客戶面對高訊噪比ADC時的反應，他只注意到這個比較突出的特性，卻忘記考慮其他重要的資料規格。接下來，我們還會談到其他常見的問題，以及如何為您的應用選擇合適的元件。

我最近遇到一個客戶案例，他需要一個適合地震和振動相關應用的ADC。他知道自己需要一個具有高訊噪比(SNR)和良好總諧波失真(THD)的ADC，並且認為訊噪比高於110 dB就可行。由於振動感測器會輸出不斷變化的交流電壓訊號並疊加於直流電壓訊號上，因此我們需要一個高性能、高解析度ADC，它必須具有高訊噪比才能正確獲取數位訊號，而不會受到振動相關應用中噪音的太大影響。客戶在選擇元件時，通常是在協力廠商網站根據需求進行參數搜索來篩選出一些元件，然後只查看每個產品的主頁及其產品說明，隨之就會被資料手冊中描述產品亮點的第一頁所吸引。通常，資料手冊的內容要複雜得多，除了首頁亮點之外，還需要進行深入的研究。這位元客戶也看了ADI的一款精密ADCs，AD7768的首頁，發現它的訊噪比只有108 dB（動態範圍和訊噪比都反映了有效值雜訊，由於它們成正比，幾乎可以同等對待）。

這位元客戶的反應是，「哦！這款ADC絕對不適合我的應用。它的訊噪比只有108 dB！」繼續往下滾動，他發現另一個表格，如圖2所示，其中顯示了兩個不同濾波器的訊噪比。

他總結道：「好吧...我可以使用sinc5濾波器來得到111 dB訊噪比。但我最近從另一家公司看到了另一款產品，它的訊噪比高於115 dB，我應該選擇後者。」

等一下！這樣的比較是錯誤的。在確定ADC運行速度的輸出資料速率(ODR)和確定解析度以及輸出雜訊的訊噪比之間存在取捨關係。1 ODR越高，訊噪比越小，反之亦然。因此，每個ODR對應於一個訊噪比值。首先一定要確定所需的輸出速率，然後根據相應的訊噪比值比較ADC。這位元客戶將一個在256 kSPS下訊噪比為108 dB的元件和ODR僅為1 kSPS時訊噪比超過115 dB的另一個元件進行比較。因此，雖然基於首頁資料，看起來一種產品比另一種產品的訊噪比要低，後者更適合特定應用。但是，這樣比較資料並不準確。

從圖3中可以看到，隨著ODR增加，有效值雜訊也增加，並影響數位訊號值，從而降低其訊噪比。圖4顯示AD7768資料手冊中的一個螢幕截圖，可以看到，寬頻和sinc5濾波器配置在1 kSPS ODR下的訊噪比分別是123.88 dB和126.89 dB，遠遠高於在該ODR下競爭元件的訊噪比。

選擇元件之前必須謹記以下幾點：

• 務必選擇適用於工作條件的相關規格。在確定哪款元件適合之前，一定要比較V_REF, V_DD功耗、工作模式、工作溫度範圍和一些其他規格。訊噪比值本身取決於以上所有參數，必須根據應用要求來確定這些參數，不能僅憑資料手冊的第一頁來選擇訊噪比值。圖5顯示在不同的V_REF電壓和不同溫度下，AD7768的有效值雜訊以及訊噪比值有何不同（有效值雜訊與訊噪比成反比）。其他參數也有類似的不同。

• 資料手冊中不會提供所有V_REFS、ODR等的相關值，這意味著，我們必須從給出的資訊中推斷出資料來獲得所需值。
• 選擇元件時務必謹慎。典型值與最小值和最大值不同。雖然大多數情況下可以預期達到典型值，但如果應用對給定參數的最小值和最大值敏感，就必須考慮值的整個範圍。

再舉一個常見但可避免誤解的例子。圖6 (a)和圖6 (b)分別顯示LTC6268和ADA4530-1资料手冊的第一頁。

當客戶在添加高阻抗源後需要使用放大器作為下一級時，他們大多會考慮輸入偏置電流非常低的放大器。理想的情況下，沒有電流進入運算放大器的輸入端。但實際操作中，始終會有兩個電流IB+和IB-流入運算放大器的輸入端。這些稱為輸入偏置電流。對於高阻抗源，應選擇輸入偏置電流較小的放大器以避免其輸入級產生壓降。LTC6268和ADA4530-1以「超低偏置電流FET輸入運算放大器」和「飛安輸入偏置電流放大器」的產品名在市場上銷售。粗略地流覽一下它們資料手冊的第一頁，如圖6所示，可以看到，在室溫下，LTC6268有3 fA，而ADA4530-1有20 fA，這可能會使客戶認為前者更適合低輸入偏置電流需求。由於資料手冊各不相同，LTC6260的第一頁列出了典型偏置電流，而ADA4530-1資料手冊的第一頁並未列出典型偏置電流，而是列出了最大偏置電流。再次強調，典型值與最小值和最大值不同！如果應用對這些值很敏感，則我們應考慮最壞情況下的最小值和最大值，而不是典型值。

圖7顯示LTC6268和ADA4530-1的技術規格。可以看到，儘管兩款元件的最大輸入偏置電流額定值相同(±20 fA)，但ADA4530-1的典型值小於1 fA，比LTC6268的3 fA偏置電流好得多。但這個數位並沒有在ADA4530-1資料手冊的第一頁突出顯示。因此，需要仔細閱讀資料手冊。儘管ADA4530-1的典型輸入偏置電流特性更好，但這些元件的其他特性可能有所不同，僅憑這個特性並不足以確定哪款元件更優。

總之，我想強調這一個事實，一定要先確定應用的工作條件，然後尋找適合其用途的規格。有時，資料手冊的首頁或標題可能特別顯示某些其他規格和工作條件的特性，在這種情況下，我們必須仔細閱讀資料手冊，謹慎地選擇適合我們需求的規格。在選擇元件之前，我們還應確定產品的功率預算，因為這肯定能找到具有出色特性和規格的元件，不過，可能相應的成本較高，功耗也會高。

參考文獻

¹ “第20章：類比數位轉換。”ADI，2013年9月。