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連接/參考器件 AD7960：18位、5 MSPS PulSAR差分ADC ADA4897-1/ADA4897-2：1 nV/√Hz、低功耗、軌到軌輸出單通道/雙通道放大器 AD8031/AD8032：2.7 V、800 μA、80 MHz軌到軌I/O單通道/雙通道放大器 ADR4550：超低噪聲、高精度基準電壓源 評估和設計支持 電路評估板 AD7960電路評估板(EVAL-AD7960FMCZ) 系統演示平臺(EVAL-SDP-CH1Z) 設計和集成文件 原理圖、布局文件、物料清單 電路功能與優勢 圖1中的電路是一款完整的18位、5 MSPS、低功耗、低噪聲、高精度數據采集信號鏈解決方案，功耗僅122 mW。基準電壓源、基準電壓源緩沖器、驅動放大器和ADC提供優化解決方案，具有業界領先的99 dB SNR和-117 dB THD。由于具有功耗低和PCB尺寸小的特點，該電路適合便攜式應用。 圖1. 18位、5 MSPS信號鏈（未顯示所有連接和去耦） 電路描述 ADA4897-1是驅動高精度、18位、5 MSPS SAR ADC AD7960的理想選擇。ADA4897-1是一款低噪聲（1 nV/√Hz典型值）和低功耗(3 mA)軌到軌輸出放大器，帶寬為230 MHz，壓擺率為120 V/μs，0.1%建立時間為45 ns。 ADA4897-1運算放大器的輸入信號經820 Ω / 100 pF網絡過濾，該網絡帶寬為2 MHz。針對AD7960 ADC輸入的額外過濾由33 Ω / 56 pF網絡提供，該網絡帶寬為86 MHz。后一個濾波器有助于降低來自AD7960容性DAC輸入的反沖，并限制進入AD7960輸入端的噪聲。 電路使用+7 V和-2.5 V電源，用于ADA4897-1驅動器的輸入，以最大程度降低功耗，實現最佳系統失真性能。ADA4897-1具有軌到軌輸出級，可擺幅至每供電軌的150 mV以內。+7 V和 - 2.5 V電源提供的額外裕量具有出色的失真性能。 AD7960差分輸入范圍由5 V或4.096 V外部基準電壓源設置。圖1中，5 V基準電壓源由ADR4550提供，該基準電壓源具有高精度、低功耗（950 μA最大工作電流）、低噪聲特性，最大初始誤差為±0.02%，提供出色的溫度穩定性和低輸出噪聲性能。AD8031用于緩沖外部基準電壓源和AD7960的共模輸出電壓，適合各種應用，從高帶寬電池供電系統到元器件密度要求具有更低功耗的高速系統。AD8031具有大容性負載穩定性，可驅動去耦電容，用于最大程度降低瞬態電流引起的電壓尖峰。 AD7960數字接口使用低電壓差分信號（LVDS）實現高數據傳輸率。用戶必須對AD7960施加LVDS CLK+/CLK- 信號，才能向數字主機傳輸數據。 AD7960是一款5MSPS、18位轉換器，具有±0.8 LSB INL、±0.5 LSB DNL、100 dB DR，功耗僅為46.5 mW。如圖1所示，AD7960采用+5 V (VDD1)和+1.8 V（VDD2、VIO）電源。使用ADP7104和ADP124等LDO可產生所需的5 V和1.8 V電源。 AD7960可將反相模擬輸入信號（IN+和IN-）的差分電壓轉換為數字輸出信號。模擬輸入IN+和IN-要求共模電壓等于基準電壓的一半。低噪聲、低功耗放大器AD8031緩沖來自低噪聲、低漂移ADR4550的+5V基準電壓，還可緩沖AD7960的共模輸出電壓(VCM)。ADA4897-1配置為單位增益緩沖器，以0 V至5 V差分反相（180°反相）驅動AD7960的輸入。圖2顯示典型積分非線性與AD7960輸出代碼的函數關系，并位于±0.8 LSB的規格范圍內（采用5 V外部基準電壓源）。 圖2. AD7960典型積分非線性與輸出代碼的關系（5 V基準電壓源） 直方圖與FFT性能 圖3中的直方圖以及圖4中的FFT曲線顯示該電路的精密性能，采用5 V外部基準電壓源。使用EVAL-AD7960FMCZ評估板獲取數據，使用Audio Precision SYS-2702作為信號源。 圖3. 典型直方圖（5 V基準電壓源） 圖4. 1 kHz、-0.5 dBFS輸入音FFT（5 V基準電壓源） 常見變化 AD7961是一款16位、5 MSPS PulSAR 差分ADC，與AD7960 PulSAR 系列引腳兼容，因此如果只要求具有16位性能時，可代替圖1電路中的AD7960使用。AD7960系列支持4.096 V或5 V外部基準電壓源。EVAL-AD7960FMCZ板允許通過跳線選擇ADR4540 (4.096 V)或ADR4550 (5 V)。 連接基準電壓源的各種選項可通過AD7960的EN[0:3]使能引腳控制，如AD7960數據手冊中所述。若需0 V至5 V輸入范圍，則ADR4550基準電壓源可與AD8031基準電壓源緩沖器一同使用。可以通過將AD7960的使能引腳設為EN[0:3] = ‘X001’ or ‘X101’實現。 如果需要，ADA4897-1和AD8031單通道運算放大器可用它們的雙通道版本（分別為ADA4897-2和AD8032）來替代。 如需獲得最佳的噪聲和失真性能，則必要時可在電路中使用具有單位增益穩定、超低失真、1 nV√Hz電壓噪聲的運算放大器ADA4899-1 (15 mA)代替ADA4897-1。 電路評估與測試 我們開發了EVAL-AD7960FMCZ評估板來評估和測試AD7960 ADC。為了測試圖1中的電路，使用兩個ADA4897-1運算放大器驅動AD7960。 EVAL-AD7960FMCZ用戶手冊UG-490提供詳細的原理圖和用戶指南。該文檔描述如何運行本電路筆記中涉及的AC/DC測試。 請注意，用戶可采用外部雙電源，選擇性為EVAL-AD7960FMCZ板上的輸入放大器提供+7 V和-2.5 V電源。 測試設置的功能框圖如圖5所示，而評估板的照片如圖6所示。 設備要求 為測試該電路，需要如下設備： ● EVAL-AD7960FMCZ評估板和軟件 ● 系統演示平臺(EVAL-SDP-CH1Z)板 ● 一個低失真信號發生器，如Agilent 81150A或Audio Precision SYS2702 ● 帶USB 2.0端口的PC，運行Windows XP、Windows Vista或Windows 7（32位或64位） ● 12 V直流壁式電源適配器（包括在EVAL-SDP-CH1Z板中） ● USB接口電纜(1)和SMA電纜(1) 圖5. 測試設置功能框圖 圖6. EVAL-AD7960FMCZ板連接EVAL-SDP-CH1Z板 |
