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超经典的单电源200kHz VFC设计实例分享

EDN电子技术设计  · 公众号  ·  · 2024-07-17 14:15
    

主要观点总结

本文介绍了电压频率转换器(VFC)与计数器组合模拟数字转换方法的成熟应用。文章重点阐述了VFC的数字化特性,包括良好的噪声抑制能力和可编程分辨率。同时,也指出了这种转换方法难以获得高转换速度的问题。文章还介绍了著名的模拟大师Jim Williams提出的五种基本VFC技术,并以斜坡比较器类型为例详细说明了其工作原理。文章最后强调了D1和C3电路特性在消除积分非线性误差方面的作用。

关键观点总结

关键观点1: 电压频率转换器(VFC)与计数器的组合应用是一种成熟的模拟数字转换方法。

这种转换方法具有良好的噪声抑制能力和可编程分辨率。

关键观点2: VFC转换难以同时实现高转换速度、准确性和高分辨率。

毫秒级的转换速度是可以实现的,但微秒级的转换时间较难获得。

关键观点3: Jim Williams提出的斜坡比较器技术是VFC的一种重要变体。

该技术适用于单电源轨运行,具有方便灵活的双极差分输入和在高达200kHz的频率下运行时具有可接受的线性度。

关键观点4: D1和C3电路特性有助于消除积分非线性误差。

该特性能够避免因斜坡复位间隔期间电荷丢失而导致的线性误差。


文章预览

没有什么模拟数字转换方法比电压频率转换器(VFC)与计数器的经典组合更“成熟”了。VFC的数字化本身就是积分的,因此具有良好的噪声抑制能力和可编程分辨率(如果您想要更多位数,只需计数更长时间)。遗憾的是,出于同样的原因,会很难获得高转换速度。准确、高分辨率、微秒级的VFC转换时间难以获得,但至少毫秒级的转换速度是绝对可以实现的,也就是本设计实例将向您展示的。 近四十年前(在《高性能电压频率转换器设计》一书中),著名的模拟大师Jim Williams为电压频率转换编列了五种基本技术。他列出的第一个被称为“最明显的”技术是“斜坡比较器”类型。由于我一直对“浅显”的技术情有独钟,因此图1中显示的简单VFC是该类型的变体。它适用于从单电源轨运行,具有方便灵活的双极差分输入,并且在高达200kHz的频率下运行时具有可 ………………………………

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