當前位置:首頁 > 模擬 > 模擬
[導(dǎo)讀]在本文中,我們在驅(qū)動SAR(逐次逼近寄存器)ADC的情況下將考慮一下這些問題。 SAR ADC在模數(shù)轉(zhuǎn)換器世界中被廣為使用。一般而言,這類ADC介于高分辨率、低速Δ-Σ(增量累加)ADC和高速、較低分辨率的流水線

在本文中,我們在驅(qū)動SAR(逐次逼近寄存器)ADC的情況下將考慮一下這些問題。

SAR ADC在模數(shù)轉(zhuǎn)換器世界中被廣為使用。一般而言,這類ADC介于高分辨率、低速Δ-Σ(增量累加)ADC和高速、較低分辨率的流水線型ADC之間。憑借其無延遲特性,在很多應(yīng)用中,SAR ADC常常是比Δ-Σ ADC和流水線ADC更好的選擇,這些應(yīng)用包括:具有多路復(fù)用信號的應(yīng)用,在任意空閑周期之后需要實現(xiàn)準確首次轉(zhuǎn)換的應(yīng)用(如自動化測試設(shè)備),以及ADC位于需要快速反饋的環(huán)路內(nèi)的應(yīng)用。

在大多數(shù)情況下,傳感器的輸出都不能直接連接到SAR ADC的輸入。需要一個放大器來獲得最佳的SNR(信噪比)和失真性能。SAR ADC將輸入采樣至內(nèi)部電容器上,并以逐次二進制加權(quán)序列對輸入電壓與基準電壓進行比較。當連接至采樣電容器的開關(guān)打開時,由于采樣電容器與輸入節(jié)點的電壓不匹配,電荷被注入輸入節(jié)點。在放大器和ADC之間放置了一個簡單的單極RC濾波器。除了能夠濾除高頻噪聲和混疊分量,它還能夠幫助吸收這種注入電荷。在為這種濾波器選擇截止頻率時,必須謹慎小心。截止頻率應(yīng)該設(shè)定在足夠低的頻率上,這樣才能有效吸收注入電荷并濾除噪聲,但是頻率又要設(shè)定得足夠高,以使放大器能夠在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的采樣時間內(nèi)達到穩(wěn)定。因為單獨使用這種濾波器不足以抑制噪聲,所以在放大器輸入端,一般還包括一個截止頻率更低的濾波器(參見圖1)。



圖1:LTC2379 18位1.8Msps差分輸入SAR ADC。

驅(qū)動差分輸入SAR ADC

很多性能最高的SAR ADC都采用差分輸入,以最大限度地擴大低電源電壓的動態(tài)范圍。圖1所示的LTC2379-18就是這樣一個例子,該器件以2.5V的電源和高達5V的參考電壓工作,以達到10V的峰-峰值差分輸入范圍。如果輸入信號已是差分信號,那么,僅采用一個低噪聲、快速穩(wěn)定的雙通道運算放大器(例如LT6203)也許就能完全滿足緩沖信號并驅(qū)動ADC的需求。將這類放大器配置為單位增益緩沖器,可以為輸入信號提供高阻抗的輸入端。

不過,在很多情況下,輸入都采用單端類型,并且必須將其轉(zhuǎn)換成差分信號。用諸如LT6350的放大器可以很容易地完成這一任務(wù)。這類放大器由兩級組成:第一級產(chǎn)生一個非倒相緩沖輸入信號,第二級產(chǎn)生倒相輸出。如果輸入信號已經(jīng)與ADC的輸入范圍相匹配,那么,這個放大器就可以用來為信號提供一個高阻抗的緩沖器,如圖2a所示。如果信號需要被縮放和移位,以達到與ADC的輸入范圍相匹配,那么,就可以采用圖2b所示的方法去做。在這個例子中,單端的±10V信號被轉(zhuǎn)換成0~5V的差分信號(R2和R3用來為信號移位,RIN和R1用于縮放信號)。在精確的模擬電路中常被忽視的事情是,增益設(shè)定和電平移位電阻器之間需要高度匹配。若采用精度為0.1%的分立式電阻器,則會出現(xiàn)隨著時間、溫度和共模電壓范圍而變化的失配,失配程度之高很可能使其成為電路誤差的主要來源。使用如LT5400的精確匹配電阻器將有助于減輕這個問題。



圖2:利用LT6350進行單端到差分轉(zhuǎn)換。

放大器在電源電壓和輸出電壓之間需要留有余地。為了保持最佳的精確度和線性度,輸出電壓一般必須比電源軌電壓低出0.5V或者更多,具體情況視放大器而定。這意味著,必須給放大器提供比ADC輸入范圍更寬的電源電壓,或者ADC必須從放大器接受一個受限的輸入范圍。某些ADC(如LTC2379-18)具有“數(shù)字增益壓縮”功能,該功能在內(nèi)部設(shè)定ADC的滿刻度與地及參考電壓均相差0.5V。這允許使用單一5V供電的放大器與ADC的滿刻度匹配。

驅(qū)動偽差分ADC

將單端模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時,另一種方法是完全跳過差分轉(zhuǎn)換,而使用新型LTC2369-18等偽差分ADC代之。但這將因為輸入范圍變小,而付出失去多達6dB信噪比的代價。此外,差分架構(gòu)在本質(zhì)上更易于消除偶次諧波。然而,堅持使用單端架構(gòu)也有一些重要優(yōu)點:驅(qū)動電路更加簡單,可以簡單到僅使用一個諸如LT6202的低噪聲快速穩(wěn)定的運算放大器。無需采用第二個運算放大器和多個電阻器來創(chuàng)建倒相輸入。除了用到較少的元器件,該電路在本質(zhì)上還具有更低的功耗以及噪聲。因為噪聲較低,抗混疊濾波器跟隨在放大器之后,可以有更高的截止頻率。這使得放大器能夠更容易地在ADC轉(zhuǎn)換時間內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定,從而令其在逐次轉(zhuǎn)換有可能在整個滿刻度范圍內(nèi)發(fā)生變化的應(yīng)用中成為了很好的選擇,正如具有多路復(fù)用信號的情形一樣。

需要再次強調(diào)的是,必須考慮放大器的余量,即電源電壓必須距離放大器的輸出擺幅足夠遠,以對信號進行無失真驅(qū)動。在大多數(shù)情況下,這意味著必須為放大器提供負電壓軌。解決這個問題的一種方法是使用LTC6360之類的產(chǎn)品。這種新型放大器(圖3)為驅(qū)動SAR ADC而進行了優(yōu)化,它具有一個超低噪聲集成充電泵,用于產(chǎn)生自己內(nèi)部的負電壓軌。在僅使用單一正電源供電時,這樣便可允許輸出一直擺動到地,甚至比地更低一些。LTC6360提供了極好的精確度(250μV偏移電壓,2.3nV/√Hz噪聲),同時還可快速穩(wěn)定(150ns 穩(wěn)定到16位)。



圖3:使用單電源時,LTC6360擺動到真正的0V。

本文小結(jié)

有幾種放大器的拓撲結(jié)構(gòu)可用來驅(qū)動SAR ADC。最佳的選擇取決于輸入信號、ADC輸入架構(gòu)和應(yīng)用細節(jié),例如輸入信號是否為多路復(fù)用信號。此外,還需要考慮包括功耗、復(fù)雜性、性能和速度(轉(zhuǎn)換速率和穩(wěn)定時間)等權(quán)衡因素。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉