采用差分CDAC的SAR ADC的输入与输出数字码计算问题

zxy408120629

最近在看一个机遇Vcm-based开关技术的SAR ADC，输入模拟量和计算得到的输出数字码始终都对不上，请大神指导。另外下图只算到第二步，因为到这里就错了，即使取反也是错的，所以后面就没算。理论上Vin=2.5-0=2.5，理论上输出的数字码应该是1010吧

方块forever

zxy408120629 发表于 2021-4-27 10:44
感谢你的回答，我还是有个疑问，我的输入是用单电源供电的，Vref+=4V，Vref-=0V，为什么你这里计算LSB时 ...

电源供电是4V，差分输入的范围是-4V到+4V。因为ADC差分输入Vdiff = Vip - Vin. 其中Vip和Vin的取值范围都是0到4V，所以Vdiff的取值范围是0-4=-4V到4-0=+4V。不知道这样是不是可以理解？
这个好像一般书里也不会特别强调，可能是作为一种默认的共识了吧。

方块forever

我一般会让Vip和Vin的共模等于Vcm, 在你的例子里就是Vip=3.25V, Vin=0.75V. 你可以这样再算一算试试。不过从你现在的计算上来看，我没发现什么问题呀。你的差分输入的范围是-4到4，所以LSB=(4-(-4))/16=0.5. 所以2.5对应的输出码是1101（第一步2.5>0; 第二步 2.5>2; 第三步 2.5<3; 第四步 2.5>=2.5）。 但由于你是下级板采样，所以你在第一步到第二步的时候输入翻转了一下，导致出来的码会是0010. 其实这没有关系，你把比较器输出加个反相器就可以了。

zxy408120629

方块forever 发表于 2021-4-26 23:30
我一般会让Vip和Vin的共模等于Vcm, 在你的例子里就是Vip=3.25V, Vin=0.75V. 你可以这样再算一算试试。不过 ...

感谢你的回答，我还是有个疑问，我的输入是用单电源供电的，Vref+=4V，Vref-=0V，为什么你这里计算LSB时是[4-(-4)]/16，而不是[4-0]/16呢，难道差分结构的CDAC一定要用这种方式计算吗？有没有相关教材或资料对此作专门的说明的？

zxy408120629

方块forever 发表于 2021-4-26 19:31
电源供电是4V，差分输入的范围是-4V到+4V。因为ADC差分输入Vdiff = Vip - Vin. 其中Vip和Vin的取值范围都 ...

了解了，万分感谢，我还想请教一下，按照你说的这样，是不是即使参考电压为Vref+=4，Vref-=0，输出的数字码对应的模拟波形仍然是-4-4V的，这时的输入摆幅是不是也可以理解为是-4-4V呢？

方块forever

zxy408120629 发表于 2021-4-27 18:21
了解了，万分感谢，我还想请教一下，按照你说的这样，是不是即使参考电压为Vref+=4，Vref-=0，输出的数字 ...

是的，你可以说输入差分信号的范围就是-4V到+4V

zxy408120629

方块forever 发表于 2021-4-28 00:58
是的，你可以说输入差分信号的范围就是-4V到+4V

解答很圆满，万分感谢！

zxy408120629

方块forever 发表于 2021-4-26 23:30
我一般会让Vip和Vin的共模等于Vcm, 在你的例子里就是Vip=3.25V, Vin=0.75V. 你可以这样再算一算试试。不过 ...

对了，这里还有一点疑问，2.5对应的数字码为1101，第一位是符号位的话，1代表负号的话，按理2.5对应的不应该是0101吗？

方块forever

zxy408120629 发表于 2021-4-28 16:43
对了，这里还有一点疑问，2.5对应的数字码为1101，第一位是符号位的话，1代表负号的话，按理2.5对应的不应 ...

这里的码的表示不是two's complementary的码。你可以理解成输入从-4V到0V时，输出码从0000到0111；当输入从0V到4V时，输出码从1000到1111. 你可以之后的数字电路里再去转码。

zxy408120629

方块forever 发表于 2021-4-28 16:46
这里的码的表示不是two's complementary的码。你可以理解成输入从-4V到0V时，输出码从0000到0111；当输入 ...

好的，谢谢，我先消化消化