ADC驅(qū)動器配置方案：如何增加單極性輸入的增益資料下載

作者：tschmitt，ADI應用工程師 正如該系列的博客所說，ADAQ798x集成ADC驅(qū)動器的多種常見且有用的配置方案，如何進行設(shè)計，以及需要注意什么。本文將討論如何使用常見的同相配置來讓ADAQ798x與小于ADC輸入范圍（0 V至VREF）的單極性輸入源接口。 同相配置 回憶該系列的博客，ADC轉(zhuǎn)換0 V和VREF之間的輸入。這意味著ADC驅(qū)動器的輸出范圍也必須是0 V到VREF，系統(tǒng)才能利用ADAQ798x提供的全部216個碼。ADAQ798x集成ADC驅(qū)動器可提供增益來使幅度較小的信號得到必要的擴大。 這就要用到同相配置。此配置為單極性信號提供增益，提供高輸入阻抗，只需增加兩個電阻。 很多系統(tǒng)設(shè)計師已經(jīng)知道同相配置的工作原理，但我們將結(jié)合ADAQ798x予以討論，并了解該配置如何影響系統(tǒng)的關(guān)鍵性能參數(shù)，包括系統(tǒng)噪聲、信噪比(SNR)和總諧波失真(THD)。 首先，給定應用的輸入范圍和基準電壓，如何選擇電阻Rf和Rg？ADC驅(qū)動器輸出端的電壓(vAMP_OUT)為： vAMP_OUT在0 V和VREF之間，Rf和Rg之比很容易根據(jù)應用的輸入范圍(vIN )進行計算： 算出Rf和Rg之比后，必須選擇其具體值。這些電阻的“恰當”值取決于應用，并且必須考慮系統(tǒng)噪聲性能與功耗、失真、放大器穩(wěn)定性的平衡。Rf值越低，則噪聲越低，但從ADC驅(qū)動器輸出端吸取的電流會增大（功耗提高）。使用較大Rf值可限制此功耗，但會增加系統(tǒng)噪聲并可能造成不穩(wěn)定問題。 電阻產(chǎn)生的噪聲量與其阻值成正比。較大電阻會貢獻較多噪聲，并且可能影響系統(tǒng)的本底噪聲和交流性能規(guī)格（比如SNR）。系統(tǒng)總噪聲為電路中各噪聲源的和方根，包括電阻、ADC驅(qū)動器和ADC本身的噪聲： 其中，vn,system為系統(tǒng)有效值本底噪聲，vn,ADC driver為ADC驅(qū)動器電路的總噪聲（包括外部電阻），vn,ADC為ADC本底噪聲規(guī)格。 ADAQ7980/ADAQ7988數(shù)據(jù)手冊（?；?）闡述了如何計算vn,ADC driver（參見噪聲考慮和信號建立）；對于5 V基準電壓，算出vn,ADC為44.4 μVRMS。參考電路還說明了如何根據(jù)系統(tǒng)總噪聲計算系統(tǒng)的預期SNR（參見系統(tǒng)噪聲分析）。為了簡潔起見，我們不會在這里重復那些計算，但會再舉一個例子。 我們來考慮這樣一種情況：ADAQ7980需要與一個輸出范圍為0 V至2.5 V的傳感器直接接口，采用5 V基準電壓。由于傳感器的輸出幅度等于ADC輸入范圍的一半，所以ADC驅(qū)動器的增益應設(shè)置為2。這要求Rf等于Rg，但Rf的選擇有一定的靈活性。 首先來看看不同的Rf（和Rg）值對系統(tǒng)本底噪聲和相應的預期SNR有何影響： 可以看到，使用較高的Rf和Rg值時，系統(tǒng)噪聲會提高，SNR會下降。提高增益也會降低SNR性能，因為它會提高ADC驅(qū)動器輸入電壓噪聲和Rg貢獻的有效噪聲。下面的曲線顯示了不同增益下實測的SNR和THD（總諧波失真）結(jié)果，Rf = 1 kΩ（輸入頻率 = 10 kHz）。 不過，選擇較小電阻的缺點之一是ADC驅(qū)動器需要通過反饋網(wǎng)絡(luò)輸送更多電流（因而功耗增加）。通過R