具有軌至軌輸出級(jí)的LTC6241模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能及應(yīng)用分析

高輸入阻抗和寬輸入范圍是人們最希望精確模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）具有的兩個(gè)特性，而 LTC2449 ΔΣ ADC可與幾個(gè)外部組件一起組成一個(gè)卓越的測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有非常高的輸入阻抗，而且輸入范圍超出電源軌范圍 300mV。

設(shè)計(jì)師可能會(huì)犧牲 LTC2449 的 200nV 分辨率以換取更快的轉(zhuǎn)換率，但 LTC2449 可以確保高性能。它可同時(shí)具有 1ppm 線性度、200nV 輸入分辨率和 5V 輸入范圍。有 10 個(gè)濾波器過(guò)采樣率可用，數(shù)據(jù)速率范圍為每秒 6.8 次采樣到每秒 3500 次采樣。在數(shù)據(jù)速率為 6.8sps 時(shí)，50Hz 和 60Hz 的通常模式抑制好于 87dB。所有 DC 規(guī)格對(duì)所有速度都保持不變，惟一有變化的規(guī)格就是分辨率。如此持久的高性能能夠簡(jiǎn)化很多頗具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用設(shè)計(jì)，如6 位電壓表、傳感器接口和工業(yè)控制等。此外，LTC2449 的數(shù)字接口和定時(shí)極為簡(jiǎn)單，而且由于其無(wú)延遲架構(gòu)，在掃描多個(gè)輸入通道時(shí)，無(wú)需擔(dān)心濾波器的穩(wěn)定時(shí)間。

解決常見(jiàn)問(wèn)題

LTC2449 的一個(gè)獨(dú)特之處是，模擬輸入被發(fā)送到 MUXOUT 引腳，而外部緩沖器將這些信號(hào)與開(kāi)關(guān)電容器 ADC 的輸入隔離開(kāi)來(lái)（如圖 1）。外部緩沖器通過(guò)多路復(fù)用器提供高阻抗，并將信號(hào)返回到模擬輸入。與集成式緩沖器相比，外部緩沖器有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，在采用合適的緩沖器電源電壓時(shí)，模擬輸入是真正軌至軌的，而且略超出軌至軌范圍。

LTC6241 是一個(gè)精確 CMOS 放大器，具有 1pA 偏流和令人印象深刻的 DC 規(guī)格：最大失調(diào)電壓為 125uV，典型開(kāi)環(huán)增益為 160 萬(wàn)倍。盡管在應(yīng)用中的失調(diào)規(guī)格不重要，因?yàn)?LTC2449 采用的多路復(fù)用器開(kāi)關(guān)方法可以去掉失調(diào)，但是高開(kāi)環(huán)增益卻可確保 LTC2449 10ppm 的典型增益誤差不會(huì)增大。圖 1 顯示了如何恰當(dāng)?shù)剡B接 LTC6241 與 LTC2449。該放大器的 0.01mF容性負(fù)載和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為 LTC2449 提供了一個(gè)電荷庫(kù)，以計(jì)算出 ADC 采樣電流的平均值，同時(shí)，2.5kΩ 的反饋電阻保持了 DC 的準(zhǔn)確度。

LTC6241 具有軌至軌輸出級(jí)，輸入共模范圍為負(fù)電源電壓到比正電源低 1.5V 的電壓。由于實(shí)際上沒(méi)有軌至軌放大器能夠?qū)⑤敵隼脚c電源軌一樣高，所以采用了升壓型/負(fù)輸出穩(wěn)壓器 LT3472，從 5V 電源為該運(yùn)放產(chǎn)生 -2.5V/+7.5V 電源。這個(gè)穩(wěn)壓器可以為確實(shí)需要擺動(dòng)至電源軌的幾個(gè)放大器和其它電路提供足夠的電流。此外，LT3472 的 1.1MHz 開(kāi)關(guān)頻率靠近 LTC2449 數(shù)字濾波器阻帶的中間部位。在使用內(nèi)部轉(zhuǎn)換時(shí)鐘時(shí)，阻帶中心點(diǎn)的頻率為 900kHz，而且中心點(diǎn)頻率不受所選速度模式的影響。

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