采用ADA4941和AD7982的單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換

　電路功能與優(yōu)勢(shì)

　　許多應(yīng)用都要求通過(guò)高分辨率、差分輸入ADC來(lái)轉(zhuǎn)換單端模擬信號(hào)，無(wú)論是雙極性還是單極性信號(hào)。本直流耦合電路可將單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，適合驅(qū)動(dòng)PulSAR系列ADC中的18位、1 MSPS器件AD7982。該電路采用單端轉(zhuǎn)差分驅(qū)動(dòng)器ADA4941-1 和超低噪聲5.0 V基準(zhǔn)電壓源ADR435 ，可以接受許多類型的單端輸入信號(hào)，包括高壓至低壓范圍內(nèi)的雙極性或單極性信號(hào)。整個(gè)電路均保持直接耦合。如果需要重點(diǎn)考慮電路板空間，可以采用小封裝產(chǎn)品，圖1所示的所有IC均可提供3 mm × 3 mm LFCSP或3 mm × 5 mm MSOP小型封裝。

　　圖1：?jiǎn)味宿D(zhuǎn)差分直流耦合驅(qū)動(dòng)器電路(原理示意圖)

　　電路描述

　　AD7982的差分輸入電壓范圍由REF引腳上的電壓設(shè)置。當(dāng)VREF = 5 V時(shí)，差分輸入電壓范圍為 ±VREF = ±5 V。從單端源VIN到ADA4941-1的OUTP的電壓增益(或衰減)由R2與R1之比設(shè)置。R2與R1之比應(yīng)等于VREF 與輸入電壓峰峰值VIN之比。當(dāng)單端輸入電壓峰峰值為10 V且 VREF = 5 V時(shí)，R2與R1之比應(yīng)為0.5。OUTN上的信號(hào)為OUTP信號(hào)的反相。R1的絕對(duì)值決定電路的輸入阻抗。反饋電容CF根據(jù)所需的信號(hào)帶寬選擇，后者約為1/(2πR2CF)。20 Ω電阻與2.7 nF電容構(gòu)成3 MHz單極點(diǎn)低通噪聲濾波器。電阻R3和R4設(shè)置AD7982的IN?輸入端的共模電壓。

　　此共模電壓值等于VOFFSET2 × (1 + R2/R1)，其中VOFFSET2 = VREF × R3/(R3 + R4)。電阻R5和R6設(shè)置ADC的IN+輸入端的共模電壓。此電壓等于VOFFSET1 = VREF × R5/(R5 + R6)。ADC的共模電壓(等于VOFFSET1)應(yīng)接近VREF/2，這意味著R5 = R6。表1列出了適合常用輸入電壓范圍的一些標(biāo)準(zhǔn)1%允許電阻值。

　　表1：適合常用輸入電壓范圍的電路值和電壓

　　請(qǐng)注意，ADA4941-1采用+7 V和?2 V電源供電。由于各路輸出的擺幅必須達(dá)到0 V至+5 V，因此正電源電壓應(yīng)比+5 V高數(shù)百毫伏，負(fù)電源電壓應(yīng)比0 V低數(shù)百毫伏。本電路選擇+7 V和?2 V的電源電壓。+7 V電源還能提供足夠的裕量，為ADR435供電。只要ADA4941-1上的絕對(duì)最大值總電源電壓不超過(guò)12 V，并且滿足ADR435的裕量要求，則也可以使用其它電壓。

　　AD7982需要一個(gè) +2.5 V supply for VDD電源以及一個(gè)VIO 電源(圖1未顯示)，后者的電壓可以在1.8 V至5 V之間，取決于I/O邏輯接口電平。

　　本電路對(duì)電源時(shí)序不敏感。在瞬間過(guò)壓條件下，AD7982輸入端可以承受最高±130 mA的電流。

　　AD7982 SPI兼容串行接口(圖1未顯示)能夠利用SDI輸入，將幾個(gè)ADC以菊花鏈形式連接到單個(gè)三線式總線上，并提供一個(gè)可選的忙閑指示。采用獨(dú)立電源VIO時(shí)，該器件與1.8V、2.5V、3V和5V邏輯兼容。

　　為了使本文所討論的電路達(dá)到理想的性能，必須采用出色的布線、接地和去耦技術(shù)。至少應(yīng)采用四層PCB：一個(gè)接地層、一個(gè)電源層和兩個(gè)信號(hào)層。

　　所有IC電源引腳都必須采用0.01 μF至0.1 μF低電感、多層陶瓷電容(MLCC)對(duì)接地層去耦(為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖1未顯示)，并應(yīng)遵循“了解更多信息”部分所引用IC的各數(shù)據(jù)手冊(cè)中提出的建議。

　　有關(guān)推薦的布線方式和關(guān)鍵器件位置，應(yīng)參考產(chǎn)品*估板。請(qǐng)?jiān)谄骷漠a(chǎn)品主頁(yè)上查看(見(jiàn)“了解更多信息”部分)。

　　常見(jiàn)變化

　　ADR43x 系列基準(zhǔn)電壓源可以提供與ADC接口的各種不同基準(zhǔn)電壓值。