ADC驱动器配置方案：如何增加单极性输入的增益资料下载

作者：tschmitt，ADI应用工程师 正如该系列的博客所说，ADAQ798x集成ADC驱动器的多种常见且有用的配置方案，如何进行设计，以及需要注意什么。本文将讨论如何使用常见的同相配置来让ADAQ798x与小于ADC输入范围（0 V至VREF）的单极性输入源接口。 同相配置 回忆该系列的博客，ADC转换0 V和VREF之间的输入。这意味着ADC驱动器的输出范围也必须是0 V到VREF，系统才能利用ADAQ798x提供的全部216个码。ADAQ798x集成ADC驱动器可提供增益来使幅度较小的信号得到必要的扩大。 这就要用到同相配置。此配置为单极性信号提供增益，提供高输入阻抗，只需增加两个电阻。 很多系统设计师已经知道同相配置的工作原理，但我们将结合ADAQ798x予以讨论，并了解该配置如何影响系统的关键性能参数，包括系统噪声、信噪比(SNR)和总谐波失真(THD)。 首先，给定应用的输入范围和基准电压，如何选择电阻Rf和Rg？ADC驱动器输出端的电压(vAMP_OUT)为： vAMP_OUT在0 V和VREF之间，Rf和Rg之比很容易根据应用的输入范围(vIN )进行计算： 算出Rf和Rg之比后，必须选择其具体值。这些电阻的“恰当”值取决于应用，并且必须考虑系统噪声性能与功耗、失真、放大器稳定性的平衡。Rf值越低，则噪声越低，但从ADC驱动器输出端吸取的电流会增大（功耗提高）。使用较大Rf值可限制此功耗，但会增加系统噪声并可能造成不稳定问题。 电阻产生的噪声量与其阻值成正比。较大电阻会贡献较多噪声，并且可能影响系统的本底噪声和交流性能规格（比如SNR）。系统总噪声为电路中各噪声源的和方根，包括电阻、ADC驱动器和ADC本身的噪声： 其中，vn,system为系统有效值本底噪声，vn,ADC driver为ADC驱动器电路的总噪声（包括外部电阻），vn,ADC为ADC本底噪声规格。 ADAQ7980/ADAQ7988数据手册（ ； ）阐述了如何计算vn,ADC driver（参见噪声考虑和信号建立）；对于5 V基准电压，算出vn,ADC为44.4 μVRMS。参考电路还说明了如何根据系统总噪声计算系统的预期SNR（参见系统噪声分析）。为了简洁起见，我们不会在这里重复那些计算，但会再举一个例子。 我们来考虑这样一种情况：ADAQ7980需要与一个输出范围为0 V至2.5 V的传感器直接接口，采用5 V基准电压。由于传感器的输出幅度等于ADC输入范围的一半，所以ADC驱动器的增益应设置为2。这要求Rf等于Rg，但Rf的选择有一定的灵活性。 首先来看看不同的Rf（和Rg）值对系统本底噪声和相应的预期SNR有何影响： 可以看到，使用较高的Rf和Rg值时，系统噪声会提高，SNR会下降。提高增益也会降低SNR性能，因为它会提高ADC驱动器输入电压噪声和Rg贡献的有效噪声。下面的曲线显示了不同增益下实测的SNR和THD（总谐波失真）结果，Rf = 1 kΩ（输入频率 = 10 kHz）。 不过，选择较小电阻的缺点之一是ADC驱动器需要通过反馈网络输送更多电流（因而功耗增加）。通过R