如何選擇最佳放大器驅(qū)動SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器

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　　在本文中，我們在驅(qū)動SAR(逐次逼近寄存器)ADC的情況下將考慮一下這些問題。

　　SAR ADC在模數(shù)轉(zhuǎn)換器世界中被廣為使用。一般而言，這類ADC介于高分辨率、低速Δ-Σ(增量累加)ADC和高速、較低分辨率的流水線型ADC之間。憑借其無延遲特性，在很多應用中，SAR ADC常常是比Δ-Σ ADC和流水線ADC更好的選擇，這些應用包括：具有多路復用信號的應用，在任意空閑周期之后需要實現(xiàn)準確首次轉(zhuǎn)換的應用(如自動化測試設備)，以及ADC位于需要快速反饋的環(huán)路內(nèi)的應用。

　　在大多數(shù)情況下，傳感器的輸出都不能直接連接到SAR ADC的輸入。需要一個放大器來獲得最佳的SNR(信噪比)和失真性能。SAR ADC將輸入采樣至內(nèi)部電容器上，并以逐次二進制加權序列對輸入電壓與基準電壓進行比較。當連接至采樣電容器的開關打開時，由于采樣電容器與輸入節(jié)點的電壓不匹配，電荷被注入輸入節(jié)點。在放大器和ADC之間放置了一個簡單的單極RC濾波器。除了能夠濾除高頻噪聲和混疊分量，它還能夠幫助吸收這種注入電荷。在為這種濾波器選擇截止頻率時，必須謹慎小心。截止頻率應該設定在足夠低的頻率上，這樣才能有效吸收注入電荷并濾除噪聲，但是頻率又要設定得足夠高，以使放大器能夠在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的采樣時間內(nèi)達到穩(wěn)定。因為單獨使用這種濾波器不足以抑制噪聲，所以在放大器輸入端，一般還包括一個截止頻率更低的濾波器(參見圖1)。

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　　圖1：LTC2379 18位1.8Msps差分輸入SAR ADC。

　　驅(qū)動差分輸入SAR ADC

　　很多性能最高的SAR ADC都采用差分輸入，以最大限度地擴大低電源電壓的動態(tài)范圍。圖1所示的LTC2379-18就是這樣一個例子，該器件以2.5V的電源和高達5V的參考電壓工作，以達到10V的峰-峰值差分輸入范圍。如果輸入信號已是差分信號，那么，僅采用一個低噪聲、快速穩(wěn)定的雙通道運算放大器(例如LT6203)也許就能完全滿足緩沖信號并驅(qū)動ADC的需求。將這類放大器配置為單位增益緩沖器，可以為輸入信號提供高阻抗的輸入端。

　　不過，在很多情況下，輸入都采用單端類型，并且必須將其轉(zhuǎn)換成差分信號。用諸如LT6350的放大器可以很容易地完成這一任務。這類放大器由兩級組成：第一級產(chǎn)生一個非倒相緩沖輸入信號，第二級產(chǎn)生倒相輸出。如果輸入信號已經(jīng)與ADC的輸入范圍相匹配，那么，這個放大器就可以用來為信號提供一個高阻抗的緩沖器，如圖2a所示。如果信號需要被縮放和移位，以達到與ADC的輸入范圍相匹配，那么，就可以采用圖2b所示的方法去做。在這個例子中，單端的±10V信號被轉(zhuǎn)換成0~5V的差分信號(R2和R3用來為信號移位，RIN和R1用于縮放信號)。在精確的模擬電路中常被忽視的事情是，增益設定和電平移位電阻器之間需要高度匹配。若采用精度為0.1%的分立式電阻器，則會出現(xiàn)隨著時間、溫度和共模電壓范圍而變化的失配，失配程度之高很可能使其成為電路誤差的主要來源。使用如LT5400的精確匹配電阻器將有助于減輕這個問題。

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