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(xiàn)性與 1MSPS 輸出代碼的關(guān)系

當(dāng)功耗受到限制時(shí)，噪聲優(yōu)化就變得困難了。在 ADS8329/30 上，通過(guò)將參考緩沖器移出 ADC，可以實(shí)現(xiàn)低噪聲。這就要求一個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)換期間該電容器的壓降會(huì)保持在 LSB 的一半以下。對(duì)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(kāi)始供貨。參考電壓應(yīng)該具有一個(gè)良好的負(fù)載抑制，以便轉(zhuǎn)換器輸入的平均電流不會(huì)引起參考輸入壓降（該壓降超過(guò)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(gè)主要的噪聲源。動(dòng)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(gè)因素均限制了噪聲，因此就實(shí)現(xiàn)了一個(gè) DC 輸入電壓的緊密噪聲分布（如圖 6 所示）。共計(jì) 4096 個(gè)采樣中的 4087 個(gè)采樣僅分布在 2 個(gè)代碼上面。

市場(chǎng)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(duì)稱(chēng)、全差動(dòng)輸入信號(hào)，其要求具有一個(gè)復(fù)雜的輸入結(jié)構(gòu)。ADS8329/30 提供了簡(jiǎn)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(xiàn)性和噪聲性能還體現(xiàn)在 ADS8329/30 的 AC 性能上（能實(shí)現(xiàn)高達(dá) 93dB 的 SNR）。這種差分非線(xiàn)性將影響 SNR，同時(shí)積分非線(xiàn)性會(huì)引起諧波。圖 7 顯示了一個(gè) 10kHz 輸入頻率和 4096 采樣的 FFT，同時(shí)還證實(shí)具有低諧波失真。更高頻率時(shí)，總諧波失真 (THD) 取決于非線(xiàn)性輸入開(kāi)關(guān)和內(nèi)部電容器。

這些非線(xiàn)性組件將會(huì)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(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，該下降趨勢(shì)不那么劇烈。在其內(nèi)部，使用了一種非常特殊的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，以便使這些非線(xiàn)性開(kāi)關(guān)位于一個(gè)低阻抗工作點(diǎn)上。這就大大降低了開(kāi)關(guān)的影響。

圖 7 顯示一個(gè) 10kHz 輸入信號(hào)的 4096 采樣 FFT

單通道ADS8329和雙通道ADS8330既不是市場(chǎng)上最快的 SAR 轉(zhuǎn)換器也沒(méi)有提供最低的噪聲性能，但是它們是一種非常獨(dú)特的最低功耗、高速、低噪聲和良好線(xiàn)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