凌力爾特公司 混合信號(hào)產(chǎn)品部 應(yīng)用工程師 Guy Hoover

匹配傳感器輸出和 ADC 輸入范圍可能很難，尤其是要面對(duì)當(dāng)今傳感器所產(chǎn)生的多種輸出電壓擺幅時(shí)。本文為不同變化范圍的差分、單端、單極性和雙極性信號(hào)提供簡(jiǎn)便但高性能的 ADC 輸入驅(qū)動(dòng)器解決方案，本文的所有電路採用了 LTC2383-16 ADC 單獨(dú)工作或與 LT6350 ADC 驅(qū)動(dòng)器一起工作來實(shí)現(xiàn) 92dB SNR。

LTC2383-16 是一款低噪聲、低功率、1Msps、16 位 ADC，具備 ±2.5V 的全差分輸入范圍。LT6350 是一款軌至軌輸入和輸出的、低噪聲、低功率單端至差分轉(zhuǎn)換器/ADC 驅(qū)動(dòng)器，具備快速穩(wěn)定時(shí)間。運(yùn)用 LT6350，0V 至 2.5V、0V 至 5V 和 ±10V 的單端輸入范圍可以很容易轉(zhuǎn)換為 LTC2383-16 的 ±2.5V 全差分輸入范圍。

全差分驅(qū)動(dòng)

圖 1 顯示了用于本文所述所有電路的基本構(gòu)件。該基本構(gòu)件用于至 LTC2383-16 模擬輸入的DC 耦合全差分信號(hào)。電阻器 R1、R2 和電容器 C1 將輸入帶寬限制到大約 500kHz。電阻器 R3 和 R4 減輕 ADC 輸入采樣尖峰的影響，該尖峰可能干擾傳感器或 ADC 驅(qū)動(dòng)器輸入。

圖 1：全差分驅(qū)動(dòng)電路

這個(gè)電路對(duì)于具備低阻抗差分輸出的傳感器很有用。驅(qū)動(dòng) AIN+ 和 AIN– 的共模電壓必須等于 VREF/2，以滿足 LTC2383-16 的共模輸入范圍要求。

圖 1 中的電路可以是 AC 耦合的，以在必要時(shí)，使 ADC 輸入的共模電壓與傳感器相匹配。只需通過一個(gè) 1k 電阻器將AIN+ 和 AIN– 偏置到 VCM (VCM=VREF/2)、通過一個(gè) 10µF 電容器將傳感器輸出耦合到AIN+ 和 AIN– 即可，如圖 2 所示。

圖 2：AC 耦合全差分驅(qū)動(dòng)電路

當(dāng)驅(qū)動(dòng) LTC2383-16 這類低噪聲、低失真 ADC 時(shí)，選擇合適的組件對(duì)保持高性能是至關(guān)重要的。這些電路中使用的所有電阻器的值都相對(duì)較低。這可保持較低的噪聲和較短的穩(wěn)定時(shí)間。建議使用金屬薄膜電阻器，以減小由自熱引起的失真。C1 采用的是 NPO 電容器，因?yàn)檫@類電容器的電壓系數(shù)較低，從而可較大限度地減小失真。

單端至差分的轉(zhuǎn)換

當(dāng)然，不是所有傳感器的輸出都是差分的。以下是一些用單端信號(hào)驅(qū)動(dòng) LTC2383-16 的方法。

0V 至 2.5V 單端輸入

圖 3 所示電路將 0V 至 2.5V 單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為全差分 ±2.5V 信號(hào)。這個(gè)電路還具備高阻抗輸入，以便能用大多數(shù)傳感器輸出直接驅(qū)動(dòng)該電路。如圖2 所示，通過 AC 耦合的VIN，VIN 端的共模電壓可以與 ADC 匹配。第二個(gè)放大器的共模電壓在 LT6350 的 +IN2 引腳處設(shè)定。圖 4 中的 32k 點(diǎn) FFT 顯示運(yùn)用圖 3 所示電路時(shí) LTC2383-16 與 LT6350 合起來的性能。所測(cè)得的 92dB SNR 和 -107dB THD 與 LTC2383-16 的典型數(shù)據(jù)表規(guī)格參數(shù)緊密匹配。這表明，在信號(hào)通路中插入單端至差分轉(zhuǎn)換器后，即使引起 ADC 規(guī)格參數(shù)劣化，裂化程度也是極小的。