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怎樣獲得高性能SAR ADC所有代碼

作者: 時間:2012-05-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

凌力爾特(Linear)公司推出的》101dBSNR的18位新系列一定令您振奮吧?為了實現(xiàn)令人驚異的動態(tài)范圍,您需要確保最大的信號利用了該的整個滿標(biāo)度范圍。換句話說,您需要運用所有。怎樣才能做到這一點呢?

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/186405.htm

的信噪比(SNR)定義為,ADC可以處理的最大信號與該ADC的本底噪聲之比。為了實現(xiàn)高達(dá)102dB的SNR,LTC2379系列規(guī)定了10Vpp的差分輸入范圍,這意味著兩個輸入中的每一個都可以在0V~5V范圍內(nèi)擺動。

在ADC前面會有一個放大器。該放大器的作用是充當(dāng)一個良好的電壓源,以給ADC的采樣電容充電。ADC輸入是放大器輸出,因此,針對ADC輸入從0V~5V擺動,該放大器的輸出也必須在0V~5V范圍內(nèi)擺動。

如果有寬范圍的電源軌可用,那么事情就很容易了。例如,也許您已經(jīng)有部分前端靠±15V的電源運行。在這種情況下,任何靠這種電源軌運行的運算放大器,其輸出都可以在0V~5V之間擺動。您可以使用LT1468實現(xiàn)極好的DC精度和快速建立時間,或者使用LT1124實現(xiàn)非常低的漂移和低1/f噪聲,還可以使用LT6011實現(xiàn)封裝非常小的微功率運算放大器。

如果您不喜歡使用±15V這種寬范圍的電源,而仍然想要在0V~5V的整個范圍內(nèi)擺動,那么,可以僅針對最后一級放大器產(chǎn)生特殊的電源軌,例如,-2V和+7V。LT6350驅(qū)動LTC2379-18的參考設(shè)計準(zhǔn)確地做到了這一點(圖1)。用+7V電源給5V基準(zhǔn)供電也很方便。

通過用+7V和-2V的電源給LT6350供電,可以為每個ADC輸入從0V~5V擺動提供大量空間。這是DC1783A演示板上演示的缺省參考設(shè)計

圖1:通過用+7V和-2V的電源給LT6350供電,可以為每個ADC輸入從0V~5V擺動提供大量空間。這是DC1783A演示板上演示的缺省參考設(shè)計

不過,如果想用單一5V電源軌給放大器供電,會發(fā)生什么情況呢?您也許認(rèn)為,利用軌到軌運算放大器就剛好有足夠的空間在0V~5V擺動,但實際上卻并非如此。軌到軌輸出級并非是真正軌到軌的。這種輸出級充其量也只能達(dá)到與每個軌相差約10mV的電壓,而且這還是在硬限幅的情況下實現(xiàn)的,有時還會導(dǎo)致較慢的飽和恢復(fù)時間。如果需要良好的線性度(低失真),那么輸出電壓通常應(yīng)該與每個軌相差至少數(shù)百毫伏。例如,新的低功率差分運放LTC6362(圖2)用單一5V電源工作。其輸出可以擺動至與任一電源軌相差約100mV的范圍,該器件在與任一軌相差250mV以內(nèi)時,保持》110dB的線性度。如果您設(shè)計系統(tǒng)時,讓感興趣的最大信號不超過這個范圍,那么您就運用了至少90%的ADC,這意味著,實現(xiàn)了與規(guī)定動態(tài)范圍相差不超過1dB的動態(tài)范圍。在很多情況下,這是最好的解決方案。實際上,知道放大器保證不會超過(或惡化、損害)ADC的輸入范圍會讓人安心。這自然而然起到了保護(hù)作用。

圖2:即使每個輸出擺動到與最近的軌相差250mV以內(nèi)時,LTC6362差分運算放大器仍然保持》110dB的線性度。這給以缺省模式運行的LTC2397-18ADC提供了-1dBFS的擺幅。如果以數(shù)字增益壓縮模式配置ADC,那么,為了仍然運用該ADC的所有,LTC6362的輸出僅需要8Vpp的差分?jǐn)[幅。

LTC2379系列提供了被稱為數(shù)字增益壓縮(DGC)的創(chuàng)新功能。打開這個功能時,ADC將基準(zhǔn)電壓10%~90%的電壓擺幅視為滿標(biāo)度。以這種方式工作時,采用一個5V基準(zhǔn),放大器輸出僅需要在0.5V~4.5V范圍內(nèi)擺動,并且18位ADC的所有262,144個代碼仍然可以使用。您可以相應(yīng)調(diào)整前端增益,并以18位分辨率獲得滿標(biāo)度,同時,放大器僅用單一5V電源運行。即使用上所有代碼,動態(tài)范圍仍然會縮小一點,因為模擬電壓擺幅從10Vpp減小到了8Vpp,同時,熱噪聲仍然保持不變。就18位ADC而言,量化噪聲非常小,因此,在數(shù)字增益壓縮模式,將會損失大約2dB的SNR。就16位ADC而言,在數(shù)字增益壓縮模式僅損失1dB的SNR,因為您會從相應(yīng)減小的量化噪聲中受益。


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