作者:Alan Walsh 逐次逼近型(SAR) ADC提供高分辨率、出色的精度和低功耗特性。一旦選定一款精密SAR ADC,系統設計師就必須確定獲得最佳結果所需的支持電路。需要考慮的三個主要方面是:模擬輸入信號與ADC接口的前端、基準電壓源和數字接口。本文將重點介紹前端設計的電路要求和權衡因素。關于其它方面的有用信息,包括具體器件和系統信息,請參閱數據手冊和本文的 參考文獻。 前端包括兩個部分:驅動放大器和RC濾波器。放大器調節輸入信號,同時充當信號源與ADC輸入端之間的低阻抗緩沖器。RC濾波器限制到達ADC輸入端的帶外噪聲,幫助衰減ADC輸入端中開關電容的反沖影響。 為SAR ADC選擇合適的放大器和RC濾波器可能很困難,特別是當應用不同于ADC數據手冊的常規用途時。根據各種影響放大器和RC選擇的應用因素,我們提供了設計指南,可實現最佳解決方案。主要考慮因素包括:輸入頻率、吞吐速率和輸入復用。 選擇合適的RC濾波器 要選擇合適的RC濾波器,必須計算單通道或多路復用應用的RC帶寬,然后選擇R和C的值。 圖1顯示了一個典型的放大器、單極點RC濾波器和ADC。ADC輸入構成驅動電路的開關電容負載。其10 MHz輸入帶寬意味著需要在寬帶寬內保證低噪聲以獲得良好的信噪比(SNR)。RC網絡限制輸入信號的帶寬,并降低放大器和上游電路饋入ADC的噪聲量。不過,帶寬限制過多會延長建立時間并使輸入信號失真。 圖1. 典型放大器、RC濾波器和ADC 在建立ADC輸入和通過優化帶寬限制噪聲時所需的最小RC值,可以由假設通過指數方式建立階躍輸入來計算。要計算階躍大小,需要知道輸入信號頻率、幅度和ADC轉換時間。轉換時間tCONV(圖2)是指容性DAC從輸入端斷開并執行位判斷以產生數字代碼所需的時間。轉換時間結束時,保存前一樣本電荷的容性DAC切換回輸入端。此階躍變化代表輸入信號在這段時間的變化量。此階躍建立所需的時間稱為“反向建立時間”。 圖2. N位ADC的典型時序圖 下載全文: |