Разводка схем с АЦП

Для таких устройств необходимо предусматривать варианты зашиты от наводок на входе при переключениях в цифровых цепях последовательного или параллельного выходного интерфейса преобразователя.

Преобразователь последовательного приближения изначально является аналоговым устройством как по характеру выполняемых операций, так и по площади аналоговых функциональных узлов на кристалле. На рис. ПБ 10 показана блок-схема 12-битного КМОП-преобразователя последовательного приближения.

Рисунок ПБ 10

Эти преобразователи имеют несколько выводов для подключения земли и пи­тания. Названия выводов часто могут сбить с толку в том смысле, что невозможно определить, является ли этот вывод аналоговым или цифровым. Названия выводов не обязательно описывают соединения АЦП на печатной пла­те, скорее, они определяют аналоговые и цифровые сигналы самого кристалла. Поскольку аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения является, по сути, аналоговым устройством, то желательно присоединять выводы питания и земли на одни и те же слои аналогового напряжения питания и анало­говой земли. На рис. ПБ 11 показано расположение и назначение выводов для выбранных образцов 10- и 12-битных преобразователей.

Рисунок ПБ 11

Преобразователь последовательного приближения, независимо от разрешения, обычно имеет как минимум два земляных вывода — AGND и DGND,

у MPC320I этот вывод один (V_ss)

В этих устройствах земля обычно соединяется непосредственно с двумя выво­дами (AGND и DGND), a напряжение питания — с одним выводом. При развод­ке печатной платы выводы AGND и DGND нужно соединять с аналоговой зем­лёй. Аналоговый и цифровой выводы питания также должны быть соединены с шиной аналогового питания, или, в крайнем случае, с дорожкой аналогового пи­тания с установкой развязывающих конденсаторов как можно ближе к выводам питания. Единственной причиной, из-за которой эти устройства могут иметь один вывод земли и один вывод питания, является ограничение по количеству выводов корпуса микросхемы, хотя при наличии отдельных выводов аналоговой и цифровой земли повышается вероятность получения достоверного и повторяе­мого кода на выходе преобразователя.

При подключении таких преобразователей к источнику питания необходимо соблюдать следующие правила: все земляные, положительные и отрицательные выводы питания должны быть соединены с шинами аналогового питания. Кроме того, нужно соединить вывод СОМ или IN входного сигнала с сигнальной землёй кратчайшим путём.

Для преобразователей последовательного приближения с более высоким раз­решением (16 и 18 бит) требования по подавлению помех, вызванных цифровыми сигналами, и подключению к шинам, по которым подводится напряжение питания, более жёсткие. Чтобы уменьшить уровень шумов, при соединении этих уст­ройств с микроконтроллером нужно использовать внешние цифровые буферные микросхемы. Преобразователи последовательного приближения, как правило, имеют на цифровом выходе внутренние сдвоенные буферы, но внешние цифро­вые буферы не помешают, поскольку выполняют дополнительную развязку ана­логовой части преобразователя от помех, возникающих в цифровых цепях. На рис. ПБ12 показан возможный вариант разводки схемы.

Рисунок ПБ 12

При использовании АЦП последовательного приближения с высоким разрешением необходимо соединить шины аналогового питания с выводами питания и земли пре­образователя. Кроме того, нужно установить дополнительный буфер на цифровом выходе АЦП, например выходные буферные схемы с тремя состояниями. Такие бу­феры обеспечивают развязку аналоговой и цифровой частей и позволяют работать с повышенными нагрузками