电容与电阻的计算区别-飞外网

之前看到有评论让我谈谈noise。我绞尽脑汁想了很久,好像按照KT/C的那套讲下去,我也想不出什么有趣的角度让读者能够印象深刻。毕竟,有些时候,灵光一现的idea确实是可遇不可求……

闲扯了这么多,还是回归正题,我想随便谈谈模拟电路里面的一些技术。说是讲“术”,其实我想讲“道”。毕竟,万法归一,我们的最终目的还是“道”。

从noise开始谈谈。

早上我问王道长,“你说怎么设计low noise的电路?”王道长随手扔过来他身边Razavi那本RF的书:“看LNA design!比如……”他给我看了section 5.3.6那个电路。我们先不看具体的电路实现,就谈谈其中的想法。

1. Correlated Double Sampling

提到noise,大家会想到怎么对付它?假如我是个萌新,什么都不太会,我会怎么想才能去掉这种非理想的东西?好吧,打个比方,你上次考试错了一道题,为了避免下次考试再错,你会怎么办?弄个错题本,把错题记在上面,好好研究一下,下次就不太容易错了。

OK,这样子,可以引入Correlated Double Sampling (CDS)的概念了。也就是说,第一步,我先潇洒的牺牲一段时间,专门拿来sample offset。(对应于:我可以允许月考做错,因为不想高考做错嘛!)

(在我看来,offset就是low frequency noise,所以大部分offset cancellation都是可以用来对付1/f noise的)

然后,第二步,就是把包含着offset的信息去跟真正的电路功能(放大,积分,balabala)做减法,减去其中的非理想因素。换句话说,假设没有第一步,只有第二步,电路的输出受到了offset的影响,输出是不对的。我现在多出来的第一步(错题本上的错题记录),就是为了去抵消offset对电路的影响。

Fig. 1 最直观的想法,把offset存在输出的C上面

Fig.1 是简单粗暴的办法(对应于: 我就记住这道错题了,保证下次一定不错!),直接在输出端拿到offset,等着下一次工作的时候,直接从输出减掉。

Fig. 2 把offset存在输入端的C上面,(a) offset sampling phase, (b) normal operation phase

或者谨慎一点点,因为一般的amplifier的增益很大,万一offset直接让输出饱和了,岂不是玩完?那就还是放在输入端,这样在Fig.2 的C上面,存了一个大小等于Vos的电压。(对应于: 我跑去研究了这道错题的知识点,下次考这个知识点有关的题目,我都不会错!)下次正常工作的时候,在输出端就减去offset,岂不美滋滋?

上面CDS,(或者有人说叫auto-zeroing,我觉得是差不多的意思)能好好工作有个前提条件:你得专门腾出一点时间来给sample offset这一步。在传统的switched capacitor电路里面,CDS非常普遍且好用。但是如果没有clock呢?咋办?

2. Feedback

回到前面王道长提到的LNA设计,Razavi那本书p300, 有个很直观的图:

Fig. 3 RF microelectronics / Behzad Razavi.—2nd ed. 2011, page 300

其实concept很简单,就是我给你整出个辅助的支路Auxiliary Amplifier,让noise可以刚好被这个feedback的支路给cancel掉。至于电路的具体实现,大家可以去看书。当然,必须指出的是,这个辅助电路要非常理想的工作,具体的一些参数匹配是需要做到很精确的。(毕竟需要实时的工作,不像CDS慢了半拍……) 对比前面提到的CDS技术,其实是自己match自己的offset,匹配难度其实小很多。

再说远一些,大家记得Miller 电容的计算吧?实际电路设计中,那个Miller电阻其实还挺烦人的,大家选择参数的时候,多跑跑Corner和MC,你会懂的。

再再扯远一点,模拟电路里面,最最经典的feedback结构是啥?PLL啊!多么完美的loop,完全符合了工科美学的审美!就跟我们思考的时候,从来不会管我脑子里面哪块区域的哪些脑细胞被激发了,我们不需要一步步follow PLL里面具体怎么feedback的。总之,只要loop设计得好,带宽增益啥的都够,我们的output就基本上可以跟我们设想的一样。对比一些粗暴的调整loop参数的应用,看什么看?我说的就是deep learning了……一个完美的feedback loop,设计完了,自适应就好,还要调节参数,呲呲,我们模拟电路比它们智能,嘿嘿!

3. Dithering

说了上面两种方法,我们再谈谈一个特别有趣的idea:Dithering。为了去掉不可控的noise,人为加noise。

前面的办法都是为了减小noise而迎难而上,dithering却是个很有趣的办法:为了减小quantization noise,spur或者deadzone,人为的增加noise,通常可以得到更好的dynamic range。维基百科说:Dither is an intentionally applied form of noise used to randomize quantization error。

其实说到底,有些非理想的因素,在频域表现为单个频段的干扰,比如quantization noise,严重的影响了最终的dynamic range。但是人为的加入类似于白噪声一样的dithering(一般用Pseudo Random Number Generator (PRNG)生成),等效于用白噪声把这些毛刺给smooth抹平了。

责任编辑:pj


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AD5292 单通道、1%端到端电阻容差(R-TOL)、1024位数字电位计,具有20次可编程存储器 信息优势和特点 单通道、256/1024位分辨率 标称电阻:20 kΩ、50 kΩ和100 kΩ 标称电阻容差误差(电阻性能模式):±1%(最大值) 20次可编程游标存储器 温度系数(变阻器模式):35 ppm/°C 分压器温度系数:5 ppm/°C +9V至+33V单电源供电 ±9V至±16.5V双电源供电 欲了解更多特性,请参考数据手册 AD5292-EP (Rev 0)数据手册(pdf) 温度范围:−55°C至+125°C 受控制造基线 唯一封装/测试厂 唯一制造厂 增强型产品变更通知 认证数据可应要求提供 V62/12616 DSCC图纸号产品详情AD5292是一款单通道1024位数字电位计1,集业界领先的可变电阻性能与非易失性存储器(NVM)于一体,采用紧凑型封装。这些器件能够在宽电压范围内工作,支持±10.5 V至±16.5 V的双电源供电和+21 V至+33 V的单电源供电,同时确保端到端电阻容差误差小于1%,并具有20次可编程(20-TP)存储器。业界领先的保证低电阻容差误差特性可以简化开环应用,以及精密校准与容差匹配应用。AD5291和AD5292的游标设置可通过SPI数字接口控制。将电阻值编程写入20-TP存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供20次永久编程的机... 发表于 04-18 19:31 • 309次
AD5272 单通道、1%电阻容差、1024位数字可变电阻器 信息优势和特点 单通道、1024/256位分辨率 标称电阻:20 kΩ 标称电阻容差误差:±1%(最大值) 50次可编程(50-TP)游标存储器 温度系数(变阻器模式):5 ppm/°C 2.7 V至5.5 V单电源供电 ±2.5 V至±2.75 V双电源供电(交流或双极性工作模式) I2C兼容接口 游标设置回读功能 上电后采用50-TP存储器数据刷新 紧凑型MSOP、10引脚、3 mm × 4.9 mm × 1.1 mm封装产品详情AD5272/AD5274属于ADI公司的digiPOT+™ 电位计系列,分别是单通道1024/256位数字变阻器,集业界领先的可变电阻性能与非易失性存储器(NVM)于一体,采用紧凑型封装。                                    这些器件的端到端电阻容差误差小于1%,并提供50次可编程(50-TP)存储器。业界领先的保证低电阻容差误差特性可以简化开环应用,以及精密校准与容差匹配应用。AD5272/AD5274的游标设置可通过I2C兼容型数字接口控制。将电阻值编程写入50-TP存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供50次永久编程的机会。在50-TP激活期间,一个永久熔断熔丝指令会将游标位置固定(类似于将环氧树脂... 发表于 04-18 19:31 • 327次
AD5274 单通道、1%电阻容差、256位数字可变电阻器 信息优势和特点 单通道、1024/256位分辨率 标称电阻:20 kΩ、50 kΩ、100 kΩ 校准标称电阻容差:1% 多次可编程、一劳永逸的电阻设置,提供50次永久编程机会 温度系数(可变电阻器模式):35 ppm/°C 2.7 V至5.5 V单电源供电 ±2.5 V至±2.75 V双电源供电(交流或双极性工作模式) 欲了解更多特性,请参考数据手册产品详情AD5272/AD5274均为单通道、1024/256位数字控制电阻器1,端到端电阻容差误差小于1%,并具有50次可编程存储器。这些器件可实现与机械可变电阻器相同的电子调整功能,而且具有增强的分辨率、固态可靠性和出色的低温度系数性能。AD5272/AD5274能够提供业界领先的±1%保证低电阻容差误差,标称温度系数为35 ppm/ºC。低电阻容差特性可以简化开环应用以及精密校准与容差匹配应用。AD5272/AD5274的游标设置可通过I2C兼容型数字接口控制。将电阻值编程写入50-TP(五十次可编程)存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供50次永久编程的机会。在50-TP激活期间,一个永久熔断熔丝指令会将游标位置固定(类似于将环氧树脂涂在机械式调整器上)。AD5272和AD5274提供3 mm x 3 mm、薄型LF... 发表于 04-18 19:31 • 216次
AD5291 单通道、1%端到端电阻容差(R-Tol)、256位数字电位计,具有20次可编程存储器 信息优势和特点 单通道、256/1024位分辨率 标称电阻:20 kΩ, 50 kΩ和 100 kΩ 校准的标称电阻容差:±1%(电阻性能模式) 20次可编程 温度系数(变阻器模式):35 ppm/°C 温度系数(分压器模式):5 ppm/°C +9 V 至 +33 V 单电源供电 ±9 V至±16.5 V 双电源供电 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情AD5291/AD5292属于ADI公司的digiPOT+™ 电位计系列,分别是单通道256/1024位数字电位计1 ,集业界领先的可变电阻性能与非易失性存储器(NVM)于一体,采用紧凑型封装。这些器件的工作电压范围很宽,既可以采用±10.5 V至±16.5 V双电源供电,也可以采用+21 V至+33 V单电源供电,同时端到端电阻容差误差小于1%,并提供20次可编程(20-TP)存储器。业界领先的保证低电阻容差误差特性可以简化开环应用,以及精密校准与容差匹配应用。AD5291/AD5292的游标设置可通过SPI数字接口控制。将电阻值编程写入20-TP存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供20次永久编程的机会。在20-TP激活期间,一个永久熔断熔丝指令会将游标位置固定(类似于将环氧树脂涂在机械式调整器上)。AD5291/AD52... 发表于 04-18 19:31 • 345次
AD5271 单通道、1%电阻容差、256位数字可变电阻器 信息优势和特点 单通道、1024/256位分辨率 标称电阻:20 kΩ、50 kΩ、100 kΩ 校准标称电阻容差:1% 多次可编程、一劳永逸的电阻设置,提供50次永久编程机会 温度系数(可变电阻器模式):35 ppm/°C 2.7 V至5.5 V单电源供电 ±2.5 V至±2.75 V双电源供电(交流或双极性工作模式) 欲了解更多特性,请参考数据手册产品详情AD5270/AD5271均为单通道、1024/256位数字控制电阻器1,端到端电阻容差误差小于1%,并具有50次可编程存储器。这些器件可实现与机械可变电阻器相同的电子调整功能,而且具有增强的分辨率、固态可靠性和出色的低温度系数性能。AD5270/AD5271能够提供业界领先的±1%保证低电阻容差误差,标称温度系数为35 ppm/ºC。低电阻容差特性可以简化开环应用以及精密校准与容差匹配应用。AD5270/AD5271的游标设置可通过SPI兼容型数字接口控制。将电阻值编程写入50-TP(五十次可编程)存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供50次永久编程的机会。在50-TP激活期间,一个永久熔断熔丝指令会将游标位置固定(类似于将环氧树脂涂在机械式调整器上)。AD5270和AD5271提供3 mm x 3 mm、薄型L... 发表于 04-18 19:30 • 280次
AD5270 单通道、1%电阻容差、1024位数字可变电阻器 信息优势和特点 单通道、1024/256位分辨率 标称电阻:20 kΩ、50 kΩ、100 kΩ 校准标称电阻容差:1% 多次可编程、一劳永逸的电阻设置,提供50次永久编程机会 温度系数(可变电阻器模式):35 ppm/°C 2.7 V至5.5 V单电源供电 ±2.5 V至±2.75 V双电源供电(交流或双极性工作模式) 欲了解更多特性,请参考数据手册产品详情AD5270/AD5271均为单通道、1024/256位数字控制电阻器1,端到端电阻容差误差小于1%,并具有50次可编程存储器。这些器件可实现与机械可变电阻器相同的电子调整功能,而且具有增强的分辨率、固态可靠性和出色的低温度系数性能。AD5270/AD5271能够提供业界领先的±1%保证低电阻容差误差,标称温度系数为35 ppm/ºC。低电阻容差特性可以简化开环应用以及精密校准与容差匹配应用。AD5270/AD5271的游标设置可通过SPI兼容型数字接口控制。将电阻值编程写入50-TP(五十次可编程)存储器之前,可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝,并提供50次永久编程的机会。在50-TP激活期间,一个永久熔断熔丝指令会将游标位置固定(类似于将环氧树脂涂在机械式调整器上)。AD5270和AD5271提供3 mm x 3 mm、薄型L... 发表于 04-18 19:30 • 259次
AD5248 256位、双通道、I2C兼容型数字电阻 信息优势和特点 双通道、256位电位计 端到端电阻:2.5 kΩ、10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ 紧凑型10引脚MSOP (3 mm × 4.9 mm)封装 快速建立时间:tS = 5 µs(上电时的典型值) 完整读/写游标寄存器 上电预设为中间值 额外的封装地址解码引脚:AD0和AD1 工厂编程应用中,计算机软件取代微控制器 单电源:2.7 V至5.5 V 低温度系数:35 ppm/°C 低功耗:IDD = 6 µA(最大值) 宽工作温度范围:−40°C至+125°C 提供评估板产品详情AD5243和AD5248提供一种适合双通道、256位调整应用的3 mm × 4.9 mm、紧凑型封装解决方案。AD5243可实现与三端机械电位计相同的电子调整功能,而AD5248可实现与两端可变电阻相同的调整功能。这些器件提供四种端到端电阻值(2.5 kΩ、10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ),具有低温度系数特性,非常适合高精度、高稳定度可变电阻调整应用。游标设置可通过I2C兼容数字接口控制。AD5248具有额外的封装地址解码引脚AD0和AD1,允许多个器件在PCB上共享同一个双线式I2C总线。游标与固定电阻任一端点之间的电阻值,随传输至RDAC锁存器中的数字码呈线性变化。(数字电位计、VR和RDAC这些术语可以互换使用。)该器... 发表于 04-18 19:29 • 374次
AD5246 采用SC70封装的128位I2C兼容可编程电阻 信息优势和特点 128 Position End-to-End Resistance 5kΩ, 10kΩ , 50kΩ , 100kΩ Ultra-Compact SC70-6 (2 mm x 2.1 mm) Package I2C Compatible Interface Full Read/Write of Wiper Register Power-on Preset to Midscale Single Supply +2.7 V to +5.5 V Low Temperature Coefficient 45 ppm/°C Low Power, IDD=3 µA typical Wide Operating Temperature –40°C to +125°C Evaluation Board Available Available in lead-free (Pb-free) package产品详情The AD5246 provides a compact 2 mm × 2.1 mm packaged solution for 128-position adjustment applications. This device performs the same electronic adjustment function as a variable resistor. Available in four different end-to-end resistance values (5 kΩ, 10 kΩ, 50 kΩ, 100 kΩ), these low temperature coefficient devices are ideal for high accuracy and stability variable resistance adjustments.The wiper settings are controllable through the I2C compatible digital interface, which can also be used... 发表于 04-18 19:29 • 505次
AD5415 双通道、12位、高带宽、乘法DAC,内置四象限电阻和串行接口 信息优势和特点 乘法带宽:10 MHz 片内四象限电阻提供灵活的输出范围 积分非线性(INL):±1LSB 24引脚TSSOP封装 2.5 V至5.5 V电源供电 ±10 V基准电压输入 50 MHz串行接口 更新速率:2.47 MSPS 扩展温度范围: -40℃至125℃ 四象限乘法 上电复位 功耗:0.5 µA(典型值) 保证单调性 菊花链模式 回读功能产品详情AD5415是一款CMOS1、12位、双通道、电流输出数模转换器(DAC)。 这款器件采用2.5 V至5.5 V电源供电,因此适合电池供电应用及其它应用。 该器件采用CMOS亚微米工艺制造,能够提供出色的四象限乘法特性,大信号乘法带宽达10 MHz。 满量程输出电流由所施加的外部基准输入电压(VREF)决定。 与外部电流至电压精密放大器配合使用时,集成的反馈电阻(RFB)可提供温度跟踪和满量程电压输出。 此外,该器件内置双极性操作及其它配置模式所需的四象限电阻。该DAC采用双缓冲三线式串行接口,并且与SPI®、QSPI™、MICROWIRE™及大多数DSP接口标准兼容。 采用多个封装时,还可以通过串行数据输出(SDO)引脚,将这些DAC以菊花链形式相连。 利用数据回读功能,用户可以通过SDO引脚读取D... 发表于 04-18 19:27 • 281次
AD5405 双通道、12位、高带宽、乘法DAC,内置四象限电阻和并行接口 信息优势和特点 乘法带宽:10 MHz 片内四象限电阻提供灵活的输出范围 INL:±1 LSB 40引脚LFCSP封装 电源电压:2.5 V至5.5 V ±10 V基准电压输入 更新速率:21.3 MSPS 欲了解更多特性,请参考数据手册。产品详情AD5405是一款CMOS、12位、双通道电流输出数模转换器(DAC),采用2.5 V至5.5 V电源供电,适合电池供电及其它应用。    这款器件采用CMOS亚微米工艺制造,能够提供出色的四象限乘法特性,大信号乘法带宽最高可达10 MHz。满量程输出电流由所施加的外部基准输入电压 (VREF) 决定。与外部电流至电压精密放大器配合使用时,集成的反馈电阻(RFB) 可提供温度跟踪和满量程电压输出。此外,该器件内置双极性操作及其它配置模式所需的四象限电阻。利用这款DAC的数据回读功能,用户可以通过DB引脚读取DAC寄存器的内容。上电时,内部寄存器和锁存以0填充,DAC输出处于零电平。AD5405采用6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装。应用 便携式电池供电应用 波形发生器 模拟处理 仪器仪表应用 可编程放大器和衰减器 数字控制校准 可编程滤波器和振荡器 复合视频 超声 增益、失调和电压调整... 发表于 04-18 19:27 • 592次
74ALVC162244 低电压16位缓冲/线路驱动器 带3.6V容差输入和输出 输出端带26欧姆串联电阻 2244包含16个具有3态输出的同相缓冲器,可用作内存和地址驱动器,时钟驱动器或总线导向发射器/接收器。该器件为半字节(4位)控制器件。每个半字节均有独立的3态控制输入,可以短接在一起进行完整的16位运行.74ALVC162244设计用于低电压(1.65V到3.6V)V CC 应用,I / O能力最高可达3.6V.74ALVC162244也设计为输出端带26ohm串联电阻。此设计可降低应用中的线路噪声,如内存地址驱动器,时钟驱动器,或总线导向发射器/接收器.74ALVC162244采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 特性 1.65V至3.6VV CC 电源操作范围 3.6V容差输入和输出电压 输出端带26ohm串联电阻 t PD 最长3.8 ns,3.0V到3.6VV CC 最长4.3 ns, 2.3V到2.7VV CC 最长7.6 ns,1.65V到1.95VV CC 断电高阻抗输入和输出 支持带电插拔 使用专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁符合JEDEC JED78规定 静电放电(ESD)性能:人体模型> 2000V机械模型> 200V 同样采用塑料微间距球栅阵列(FBGA)封装 应用 此产品是一... 发表于 04-18 19:19 • 533次
AC1362 20 Ω电流检测电阻 信息产品分类接口和隔离 IOS子系统产品详情AC1362是一款完全密封的20 Ω、0.1%(典型值)、1/8 W、20 ppm/°C即插即用式替换电阻。 发表于 04-18 19:15 • 282次
AC1342 电流转换电阻 信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 3B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of WorldDownload a PDF copy of this user manual 发表于 04-18 19:15 • 187次
AD5547 双通道电流输出、并行输入、16位乘法DAC,内置4象限电阻 信息优势和特点 双通道 16位分辨率 2象限或4象限、4 MHz带宽乘法DAC ±1 LSB DNL ±1 LSB INL 工作电源电压:2.7 V至5.5 V 低噪声:12 nV/√Hz 低功耗:IDD = 10 µA (最大值) 建立时间:0.5 µs 内置RFB便于电流至电压转换 欲了解更多特性,请参考数据手册 AD5547-EP 数据手册 (pdf) 军用温度范围(如−55°C至+125℃) 受控制造基线 唯一封装/测试厂 唯一制造厂 增强型产品变更通知 认证数据可应要求提供 V62/12651 DSCC图纸号 产品详情AD5547/AD5557分别是双通道、精密、16/14位、乘法、低功耗、电流输出、并行输入数模转换器,采用+5 V单电源供电,四象限输出的乘法基准电压为±10 V,输出带宽最高可达4 MHz。内置的四象限电阻有利于电阻匹配和温度跟踪,使多象限应用所需的元件数量最少。此外,反馈电阻(RFB)也可以简化通过外部缓冲实现电流-电压转换的操作。AD5547/AD5557采用紧凑型TSSOP-38封装,工作温度范围为–40°C至+125°C扩展汽车应用级温度范围。应用 自动测试设备 仪器仪表 数字控制校准 数字波形生成... 发表于 04-18 19:12 • 459次
AD5293 单通道、1%端到端电阻容差(R-Tol)、1024位数字电位计 信息优势和特点 单通道、1024位分辨率 标称电阻:20 kΩ、50 kΩ和100 kΩ 标称电阻容差(电阻性能模式):1%(校正值) 可变电阻器模式下的温度系数:35 ppm/°C 分压器温度系数5 ppm/°C 单电源供电: 9 V至 33 V 双电源供电: ±9 V 至±16.5 V SPI兼容型串行接口 游标设置回读功能产品详情AD5293是一款单通道、1024位数字电位计1 ,端到端电阻容差该器件能提供业界领先的±1%保证低电阻容差误差,标称温度系数为35 ppm/°C。低电阻容差特性可以简化开环应用以及精密校准与容差匹配应用。AD5293采用紧凑的14引脚TSSOP封装。它的保证工作温度范围为−40°C至+105°C扩展工业温度范围。1本数据手册中,数字电位计和RDAC这些术语可以互换使用。应用 机械电位计的替代产品 仪器仪表:增益和失调电压调整 可编程电压至电流转换 可编程滤波器、延迟、时间常数 可编程电源 低分辨率DAC的替代产品 传感器校准电路图、引脚图和封装图... 发表于 04-18 19:11 • 681次