使用运算放大器来驱动高精度ADC
大多数高精度模数转换器 (ADC) 都没有高阻抗输入。输入信号直接通过一个开关连接到一个采样电容器。这种负载存在一些有趣的挑战。
有人试图通过直接连接一个电位计到输入来验证其ADC的运行,如图1所示。这样做的结果通常让人失望,因为获得的结果并不理想。这种情况下,在ADC输入上看到的信号呈现出巨大的峰值,因为大输入阻抗从采样电容器吸取电流,从而导致对电容器充电需要大量的电流。如果在转换器的采集时间tACQ内稳定下来,便不会出现问题。但是,如果没有在tACQ内稳定到0.5最低有效位 (LSB) 以下,则会损耗精度。
图2显示了驱动一个高精度ADC的建议电路。CSH为ADC内部的采样电容,而RSW为采样开关的导通电阻(通常低到可以忽略不计)。转换器的采集时间tACQ期间,采样开关关闭。
![高源阻抗会引起精度损耗](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131113/188366_1_0.jpg)
图1 高源阻抗会引起精度损耗
![驱动高精度ADC的建议电路](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131113/188366_1_1.jpg)
外部CFLT用于提供充电CSH所需的瞬时电流,其必须至少为20x CSH。一般而言,1nF较为合适。RFLT用于阻止驱动运算放大器承受纯电容性负载。这样,RFLT和CFLT构建起一个时间常量为τ=RFLTCFLT的RC电路。
为了保证所有一切都及时稳定以获得精确的信号采集,tACQ必须为≥k τ,其中k=ln(2(N+1))。K为一个N位转换器稳定至0.5LSB要求的时间常量值。由此,您可以确定最大值τ,以及RFLT的值。
选择驱动运算放大器的关键参数是其单位增益带宽,其必须为 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足够快地稳定。一些设计人员通常会忘记这个要求,可能选择一款比要求慢得多的运算放大器,从而得到令人失望的结果。
如欲了解采样过程、RC时间常量计算以及正确选择运算放大器的更多详情,敬请访问:
1.《使用SAR模数转换器进行马达控制应用中的电流测量》(SBAA081),作者:M. Oljaca和J. McEldowney,2002年10月,网址: http://focus.ti.com/lit/an/sbaa081/sbaa081.pdf
2.《设计SAR ADC驱动电路,第一部分:ADC工作原理详解》作者:R. Downs和M. Oljaca,2006年2月,网址: http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_022106.pdf
3.《ADS8342 SAR ADC输入》(SBAA127),作者:M. Oljaca和B. Mappes,2005年1月,网址:nhttp://focus.ti.com/lit/an/sbaa127/sbaa127.pdf
4.《设计SAR ADC驱动电路,第二部分:SAR ADC输入行为》,作者:R. Downs和M. Oljaca,2006年10月: http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_100306.pdf
5.《设计SAR ADC驱动电路,第三部分:为 SAR ADC 设计优化的输入驱动电路》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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