吸收電流峰值和噪聲的解決方案

當您在系統(tǒng)中使用一個 8 到 14 位模數轉換器 (ADC) 時，理解轉換器的電壓參考通路至關重要。圖 1 所示為一款可適應 ADC 參考輸入動態(tài)的電路。圖中，電壓參考芯片為轉換過程和電容器 CL1 提供電壓基底 (voltage-foundation)，旨在吸收 ADC 的內部參考電路 [REF 1] 電流峰值和濾波器參考噪聲。本電路中，不僅僅降低電壓參考噪聲很重要，對內部電壓參考放大器穩(wěn)定性進行平衡也很重要。

　　圖1：在參考和ADC之間安裝有低通濾波器的8到14位模數轉換器的串聯電壓參考電路。

　　利用該電路解決噪聲問題時，ADC 傳輸函數(方程式1)表明了電壓參考噪聲的作用。

　　(方程式 1)：

　　公式中，VIN 為 ADC 的輸入電壓，N 為 ADC 位數，而 VREF 為 ADC 的參考電壓。VREF 變量包括所有與參考芯片相關的誤差，例如：精確度、溫度變化、噪聲等。任何情況下，參考誤差都會成為 ADC 系統(tǒng)增益誤差的一部分。

　　您可以利用系統(tǒng)處理器或控制器，對這些誤差中的大多數進行校準。如果您正從 ADC 負滿量程到正滿量程對數個點進行測量，則您會在這些誤差中看到增益誤差，其與轉換器的輸入電壓有關。您無法利用處理器或控制器進行校準的誤差是噪聲。圖 2 中，您會看到，轉換器輸出端的參考噪聲隨模擬輸入電壓不斷增加。

　　圖2：電壓參考和 ADC 噪聲對轉換器輸出碼的影響。

　　大多數電壓參考數據表都有一個 0.1 到 10Hz 頻率范圍的輸出電壓噪聲規(guī)范。一些廠商提供了電壓參考輸出噪聲密度規(guī)范。這種規(guī)范一般用于寬頻帶區(qū)域噪聲，例如：10kHz 的噪聲密度等。無論廠商如何規(guī)定其參考噪聲，加裝低通濾波器均可降低參考輸出的總噪聲。您可以利用一個電容器和電容器的等效串聯電阻 (ESR) 來設計這種濾波器(參見圖 1)。您也可以通過使用參考文獻 2 中建議的相同技術方法來確保設計的穩(wěn)定性。

　　圖 1 顯示了我們設想中配置了 8 到 14 位轉換器的參考系統(tǒng)的完整電路圖。該系統(tǒng)的電壓參考精確度很重要;但是，您可以使用任何硬件或者軟件來對初始誤差進行校準。另一方面，吸收 ADC 參考引腳上電流峰值的同時消除或減少參考噪聲，要求具備一定程度的特性描述和硬件濾波技巧。

　　下次，我們將研究和設計一款適合 16 位及以上轉換器的電壓參考電路。