功耗僅為15.5mW的16位1MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器
圖 5 LSB 中積分非線性與 1MSPS 輸出代碼的關(guān)系
當(dāng)功耗受到限制時,噪聲優(yōu)化就變得困難了。在 ADS8329/30 上,通過將參考緩沖器移出 ADC,可以實現(xiàn)低噪聲。這就要求一個外部電容器能夠?qū)τ?ADC 電容器陣列引起的參考突波進(jìn)行補(bǔ)償。如果這種電容器高至 216+1,那么在一個轉(zhuǎn)換期間該電容器的壓降會保持在 LSB 的一半以下。對于 ADS8329 而言,推薦使用 22uF 陶瓷電容器,以其 0805 尺寸和 X5R 質(zhì)量,現(xiàn)在開始供貨。參考電壓應(yīng)該具有一個良好的負(fù)載抑制,以便轉(zhuǎn)換器輸入的平均電流不會引起參考輸入壓降(該壓降超過了 LSB 的一半)
圖 6 DC 輸入電壓下 4096 代碼的代碼分布
除該參考電壓以外,內(nèi)部電容器也是一個主要的噪聲源。動態(tài)誤差校正允許較小的內(nèi)部調(diào)整誤差。這樣,就可以減少比較器帶寬。這兩個因素均限制了噪聲,因此就實現(xiàn)了一個 DC 輸入電壓的緊密噪聲分布(如圖 6 所示)。共計 4096 個采樣中的 4087 個采樣僅分布在 2 個代碼上面。
市場上有少數(shù)產(chǎn)品表現(xiàn)出更為緊密的噪聲分布,但是這些產(chǎn)品擁有全對稱、全差動輸入信號,其要求具有一個復(fù)雜的輸入結(jié)構(gòu)。ADS8329/30 提供了簡單的單端輸入范圍,因此能夠使用成本更低的 CMOS 放大器,例如:OPA365。
良好的線性和噪聲性能還體現(xiàn)在 ADS8329/30 的 AC 性能上(能實現(xiàn)高達(dá) 93dB 的 SNR)。這種差分非線性將影響 SNR,同時積分非線性會引起諧波。圖 7 顯示了一個 10kHz 輸入頻率和 4096 采樣的 FFT,同時還證實具有低諧波失真。更高頻率時,總諧波失真 (THD) 取決于非線性輸入開關(guān)和內(nèi)部電容器。
這些非線性組件將會使 THD 迅速降低。在圖 8 中,這種變化得到了監(jiān)控。但是,相比一些頗具競爭力的產(chǎn)品,該下降趨勢不那么劇烈。在其內(nèi)部,使用了一種非常特殊的開關(guān)結(jié)構(gòu),以便使這些非線性開關(guān)位于一個低阻抗工作點上。這就大大降低了開關(guān)的影響。
圖 7 顯示一個 10kHz 輸入信號的 4096 采樣 FFT
單通道ADS8329和雙通道ADS8330既不是市場上最快的 SAR 轉(zhuǎn)換器也沒有提供最低的噪聲性能,但是它們是一種非常獨特的最低功耗、高速、低噪聲和良好線性度的組合。這就使它們特別適合于那些重視低功耗和高性能的各種應(yīng)用,例如:手持終端設(shè)備或多通道同步采樣應(yīng)用等。
圖 8 總諧波失真與輸入頻率的關(guān)系
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