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使用運算放大器來驅(qū)動高精度ADC
摘要: 大多數(shù)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 都沒有高阻抗輸入,。輸入信號直接通過一個開關連接到一個采樣電容器,。這種負載存在一些有趣的挑戰(zhàn)。
關鍵詞: ADC 放大器 SAR
Abstract:
Key words :

  大多數(shù)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 都沒有高阻抗輸入,。輸入信號直接通過一個開關連接到一個采樣電容器,。這種負載存在一些有趣的挑戰(zhàn)。

  有人試圖通過直接連接一個電位計到輸入來驗證其ADC的運行,,如圖1所示,。這樣做的結果通常讓人失望,因為獲得的結果并不理想,。這種情況下,,在ADC輸入上看到的信號呈現(xiàn)出巨大的峰值,因為大輸入阻抗從采樣電容器吸取電流,,從而導致對電容器充電需要大量的電流,。如果在轉(zhuǎn)換器的采集時間tACQ內(nèi)穩(wěn)定下來,便不會出現(xiàn)問題,。但是,,如果沒有在tACQ內(nèi)穩(wěn)定到0.5最低有效位 (LSB) 以下,則會損耗精度,。

高源阻抗會引起精度損耗

圖1 高源阻抗會引起精度損耗

  圖2顯示了驅(qū)動一個高精度ADC的建議電路,。CSH為ADC內(nèi)部的采樣電容,,而RSW為采樣開關的導通電阻(通常低到可以忽略不計)。轉(zhuǎn)換器的采集時間tACQ期間,,采樣開關關閉,。

驅(qū)動高精度ADC的建議電路

圖2 驅(qū)動高精度ADC的建議電路

  外部CFLT用于提供充電CSH所需的瞬時電流,其必須至少為20x CSH,。一般而言,,1nF較為合適。RFLT用于阻止驅(qū)動運算放大器承受純電容性負載,。這樣,,RFLT和CFLT構建起一個時間常量為τ=RFLTCFLT的RC電路。

  為了保證所有一切都及時穩(wěn)定以獲得精確的信號采集,,tACQ必須為≥k τ,,其中k=ln(2(N+1))。K為一個N位轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定至0.5LSB要求的時間常量值,。由此,,您可以確定最大值τ,以及RFLT的值,。

  選擇驅(qū)動運算放大器的關鍵參數(shù)是其單位增益帶寬,其必須為 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足夠快地穩(wěn)定,。一些設計人員通常會忘記這個要求,,可能選擇一款比要求慢得多的運算放大器,從而得到令人失望的結果,。

  如欲了解采樣過程,、RC時間常量計算以及正確選擇運算放大器的更多詳情,敬請訪問:

  1.《使用SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行馬達控制應用中的電流測量》(SBAA081),,作者:M. Oljaca和J. McEldowney,,2002年10月,網(wǎng)址: http://focus.ti.com/lit/an/sbaa081/sbaa081.pdf

  2.《設計SAR ADC驅(qū)動電路,,第一部分:ADC工作原理詳解》作者:R. Downs和M. Oljaca,,2006年2月,網(wǎng)址: http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_022106.pdf

  3.《ADS8342 SAR ADC輸入》(SBAA127),,作者:M. Oljaca和B. Mappes,,2005年1月,網(wǎng)址:nhttp://focus.ti.com/lit/an/sbaa127/sbaa127.pdf

  4.《設計SAR ADC驅(qū)動電路,,第二部分:SAR ADC輸入行為》,,作者:R. Downs和M. Oljaca,2006年10月: http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_100306.pdf

  5.《設計SAR ADC驅(qū)動電路,,第三部分:為 SAR ADC 設計優(yōu)化的輸入驅(qū)動電路》作者:R. Downs和M. Oljaca,,2007年3月: http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_031207.pdf

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