使用运算放大器来驱动高精度ADC

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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。

图1 高源阻抗会引起精度损耗

图2 驱动高精度ADC的建议电路外部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