作者：Rick Downs，德州儀器 (TI) 高精度模擬應用工程經理

大多數高精度模數轉換器 (ADC) 都沒有高阻抗輸入。輸入信號直接通過一個開關連接到一個采樣電容器。這種負載存在一些有趣的挑戰。

有人試圖通過直接連接一個電位計到輸入來驗證其 ADC 的運行，如圖 1 所示。這樣做的結果通常讓人失望，因為獲得的結果并不理想。這種情況下，在 ADC 輸入上看到的信號呈現出巨大的峰值，因為大輸入阻抗從采樣電容器吸取電流，從而導致對電容器充電需要大量的電流。如果在轉換器的采集時間 t_ACQ 內穩定下來，便不會出現問題。但是，如果沒有在 t_ACQ 內穩定到 0.5 較低有效位 (LSB) 以下，則會損耗精度。

圖 1 高源阻抗會引起精度損耗

圖 2 顯示了驅動一個高精度 ADC 的建議電路。C_SH 為 ADC 內部的采樣電容，而 R_SW 為采樣開關的導通電阻（通常低到可以忽略不計）。轉換器的采集時間 t_ACQ 期間，采樣開關關閉。

圖 2 驅動高精度 ADC 的建議電路

外部 C_FLT 用于提供充電 C_SH 所需的瞬時電流，其必須至少為 20x C_SH。一般而言，1nF 較為合適。R_FLT 用于阻止驅動運算放大器承受純電容性負載。這樣，R_FLT 和 C_FLT 構建起一個時間常量為 τ = R_FLTC_FLT 的 RC 電路。

為了保證所有一切都及時穩定以獲得精確的信號采集，t_ACQ 必須為 ≥ k τ，其中k = ln(2^(N+1))。K 為一個 N 位轉換器穩定至 0.5LSB 要求的時間常量值。由此，您可以確定較大值 τ，以及 R_FLT 的值。

選擇驅動運算放大器的關鍵參數是其單位增益帶寬，其必須為 4(1/(2πR_FLTC_FLT)) 以足夠快地穩定。一些設計人員通常會忘記這個要求，可能選擇一款比要求慢得多的運算放大器，從而得到令人失望的結果。

如欲了解采樣過程、RC 時間常量計算以及正確選擇運算放大器的更多詳情，敬請訪問：

1.         《使用 SAR 模數轉換器進行馬達控制應用中的電流測量》(SBAA081)，作者：M. Oljaca 和 J. McEldowney，2002 年 10 月，網址：http://focus.ti.com/lit/an/sbaa081/sbaa081.pdf

2.         《設計 SAR ADC 驅動電路，第一部分：ADC 工作原理詳解》作者：R. Downs 和 M. Oljaca，2006 年 2 月，網址：http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_022106.pdf

3.         《ADS8342 SAR ADC 輸入》(SBAA127)，作者：M. Oljaca 和 B. Mappes，2005 年 1 月，網址：http://focus.ti.com/lit/an/sbaa127/sbaa127.pdf

4.         《設計 SAR ADC 驅動電路，第二部分：SAR ADC 輸入行為》，作者：R. Downs 和 M. Oljaca，2006 年 10 月：http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_100306.pdf

5.         《設計 SAR ADC 驅動電路，第三部分：為 SAR ADC 設計優化的輸入驅動電路》作者：R. Downs 和 M. Oljaca，2007 年 3 月：http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_031207.pdf

6.         《外部組件提升了 SAR ADC 精度》，作者：B. Baker 和 M. Oljaca，EDN，2007 年 6 月 7 日，pp 67-75，網址：http://www.edn.com/article/CA6447231.html。 

7.         《驅動 SAR ADC 首先是選擇正確的運算放大器》作者：M. Oljaca 和 B. Baker，EDN，2008 年 10 月 16，pp 43-54，網址： http://www.edn.com/article/CA6602451.html