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[導讀]前文中,小編對驅動ADC的放大器配置技術有所介紹。為增進大家對ADC的瞭解程度,本文將對驅動ADC的放大器配置技術的實例加以闡述。

ADC,數模轉換器,在電子專業具備一定的知名度。作為普通羣眾,我們或多或少也聽過ADC的名氣。前文中,小編對驅動ADC的放大器配置技術有所介紹。為增進大家對ADC的瞭解程度,本文將對驅動ADC的放大器配置技術的實例加以闡述。如果你對ADC具有興趣,不妨繼續往下閲讀哦。

一、為什麼選擇放大器,而不選擇變壓器?

放大器的性能限制比變壓器少。如果必須保持直流(DC)電平,就必須使用放大器,因為變壓器是固有的交流(AC)器件。另外,如果需要,變壓器可以提供電流隔離。放大器提供增益比較容易,因為放大器的輸出阻抗實質上與增益無關。另一方面,變壓器的輸出阻抗與電壓增益呈平方關係增加--電壓增益取決於匝數比。放大器在通帶範圍內提供平坦的響應,而沒有由於變壓器寄生交互作用引起的紋波。

放大器通常產生的噪聲有多大?如何減少這些噪聲?

舉例考慮—個典型的放大器,例如ADA49371,如果設置增益G=1,那麼輸出的噪聲譜密度在高頻部分是

,與此頻帶可比的採樣速率為80MSPS的AD9446-802ADC的輸入噪聲譜密度是

。這裏的問題是,放大器的噪聲帶寬等於ADC的全帶寬(中心頻率位於500MHz),而ADC的噪聲又必須限制在第一奈奎斯特範區(40MHz)。在沒有濾波器的情況下,放大器的噪聲有效值是155μVrms,ADC的噪聲有效值是90μV。從理論上講,總系統的信噪比(SNR)降低了6dB。為了從實驗上證實這—點,用ADA4937驅 動的AD9446-80測量的SNR結果是76dBFS,本底噪聲是-118dB。如果改用變壓器來驅動AD9446-80,測量SNR結果足82dBFS。因此用放大器驅動ADC可將SNR降低6dB。

為了提高ADC的信噪比,在放大器和ADC之間加了一個濾波器。如果使用的是一個100 MHz的雙極點濾波器,放大器的總噪聲有效值變為71 μV, 使ADC的信噪比僅降低3dB。使用雙極點濾波器改善了SNR達到79 dBFS,本底噪聲為-121dB。構建雙極點濾波器的方法是放大器的每個輸出引腳都串聯一個24Ω的電阻器和一個30 nH的電感器並且差分連接一個47pF的電容器,下圖所示的使用外接雙極點噪聲濾波器的ADA4937放大器驅動AD9446-80ADC原理圖。

二、驅動(△∑ )ADC的放大器配置技術

*輸入緩衝器技術

許多△∑轉換器包含了輸入緩衝器及可編程增益放大器(PGA)。輸入緩衝器增加了輸入阻抗,允許直接連接高源阻抗的信號。可編程增益放大器增加了測量小信號時轉換器的精確度。橋接式傳感器就是在轉換器中利用了PGA優勢的信號源的典型示例。

所有的ADC都需要一個基準,對於高分辨率的轉換器來説,擁有一個低噪聲、低漂移的基準是至關重要的。大多數的△∑轉換器都採用了差分基準輸入。

*舉例--以新型橋接傳感器作為△∑ADC的模擬前端的ADS1230/32/34型△∑ADC芯片。

用於橋接傳感器的完全模擬前端ADS1230/32/34型△∑ADC芯片是分別為精密型20位及24位 △∑ADC,具有一個板載超低噪聲可編程增益放大器(PGA)及內置振盪器PGA支持用户自選擇增益: 1、2。64、128。該ADC具有235位有效分辨率。由3階調製器及4階數字濾波器組成,支持10SPS及80SPS的數據率。器件的所有功能都可通過專用的I/O引腳控制,簡化了運轉模式。下圖為ADS1230結構組成示意圖。

*主要特點

超低噪聲:10SP5時為17nVRMS(PGA=128),80SP5時為44n nVRMS(PGA=128)V;增益為64時,無噪聲分辨率可達19.2位;優異的50至60MHz抑制性能(於10SP5時);單通道差分輸入為AD51230;雙通道差分輸入為AD51232;四通道差分輸入為AD51234;內置温度傳感器,有簡易的雙線串行數字接口;電源電壓範圍為2.7V至5.25V;封裝模式為:TSSOP-16封裝(AD51230),TSSOP-24封裝(AD51232),TSSOP-28封裝(AD51234)。可在衡器、應變測量與壓力傳感器及工業流程控制等設備上應用。

三、驅動逐次逼近型(SAR)ADC的放大器配置技術

現代的SAR ADC使用簡化的電容接受輸入信號的電壓充電。由於ADC存在輸入電容、輸入阻抗以及外部電路,因此需要一個穩定時間使採樣電容的電壓與所測量的電壓等值。最小化外部電路的源阻抗是降低的穩定時間的途徑之一,並同時確保了在ADC的採集時間內輸入信號被準確的獲取。但是,另一個更為棘手的設計約束則是SAR ADC輸入端所具有的、用以驅動電路的動態負載。

當採用運算放大器驅動器驅動ADC輸入時,運算放大器必需能承載這樣的動態範圍,並在採集時間內穩定於所需要的精度範圍。

SAR ADC的基準輸入迴路也會給基準電壓帶來相似的負載。儘管基準電壓被認為是非常穩定的直流電壓,但ADC基準輸入端所呈獻的動態負載使得這樣的目標實現起來有了一定的難度。因此需要為基準電壓配備緩衝電路,並且為此所使用的運算放大器應與驅動ADC輸入端的運算放大器有着相似的要求。但實際上,此處對運算放大器的需求甚至要高於ADC輸入端,因為基準輸入必需在一個時鐘週期內都保持穩定。部分轉換器將這樣的基準緩衝放大器內置於芯片中。在緩衝此類輸入時,採用具有低寬帶輸出阻抗的運算放大器是保持此類轉換器精確度的最好方法。

以上便是此次小編帶來的“ADC”相關內容,通過本文,希望大家對驅動ADC的放大器配置技術實例具備一定的瞭解。如果你喜歡本文,不妨持續關注我們網站哦,小編將於後期帶來更多精彩內容。最後,十分感謝大家的閲讀,have a nice day!

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