驅(qū)動高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器

對工業(yè)應(yīng)用的需求不斷提高。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是這里的關(guān)鍵要素。它們通常用于感測溫度、流量、液位、壓力和其他物理量，然后將其轉(zhuǎn)換為高分辨率數(shù)字信息，并通過軟件轉(zhuǎn)發(fā)以進(jìn)行進(jìn)一步處理。這樣的系統(tǒng)需要越來越高的精度和更高的速度。這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的一部分組成，其性能對系統(tǒng)具有決定性的影響。但是，ADC的輸入驅(qū)動器也會影響整體精度。驅(qū)動器的任務(wù)是緩沖和放大輸入信號。此外，它必須增加輸入信號或產(chǎn)生全差分信號，以覆蓋ADC的輸入電壓范圍并滿足其共模電壓要求。在此過程中不得更改原始信號?？?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程增益儀表放大器（PGIA）通常用作輸入驅(qū)動器。在本文中，我們提出了輸入驅(qū)動器和ADC的協(xié)調(diào)組合，通過它可以實現(xiàn)極其精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，從而可以構(gòu)建高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

適用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的PGIA的一個示例是LTC6373。除全差分輸出外，它還提供高直流精度、低噪聲、低失真（見圖2）和4 MHz高帶寬（增益為16）。ADC可以直接用它驅(qū)動，這就是為什么它適用于眾多信號調(diào)理應(yīng)用等。

圖1中的電路顯示了一個使用LTC6373驅(qū)動精密ADC的示例，具體而言是AD4020，這是一款具有1.8 MSPS的20位ADC。

圖1.驅(qū)動精密ADC的電路示例

在該電路中，LTC6373 在輸入端和輸出端采用直流耦合，因此無需使用變壓器來驅(qū)動 ADC。增益可通過引腳 A2/A1/A0 設(shè)置在 0.25 V/V 至 16 V/V 之間。在圖1中，LTC6373用于差分輸入至差分輸出配置，對稱電源電壓為±15 V。 或者，如果需要差分輸出，輸入可以不對稱工作。

在圖1中，輸出共模電壓通過V設(shè)置。OCM引腳到 V裁判/2.這樣，LTC6373 的輸出就實現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換。LTC6373上的每個輸出在0 V和V之間變化裁判（異相），因此存在幅度為 2× V 的差分信號裁判在 ADC 輸入端。LTC6373 上的輸出和 ADC 輸入之間的 RC 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個單極點低通濾波器，從而減小了在 ADC 輸入端切換電容器時出現(xiàn)的電流峰值。同時，低通濾波器限制了寬帶噪聲。

圖2顯示了LTC6373的信噪比（SNR）和總諧波失真（THD），LTC6373在整個輸入電壓范圍（10 V p-p）內(nèi)驅(qū)動AD4020 SAR ADC（高阻態(tài)模式）。在1.8 MSPS的吞吐量和濾波電阻（R濾波器） 的 442 Ω。在 1 MSPS 或 0.6 MSPS 時，R濾波器的 887 Ω 由制造商推薦。

圖2.SNR（左）和THD（右），用于利用LTC6373驅(qū)動AD4020。

LTC6373 能夠利用差分輸入來驅(qū)動大多數(shù) SAR ADC，并且不需要自己的 ADC 驅(qū)動器。然而，在某些應(yīng)用中，在 LTC6373 和精準(zhǔn) ADC 之間使用單獨的 ADC 驅(qū)動器來簡化 LTC6373 的瞬變并改善信號鏈的線性度可能是有利的。

結(jié)論

圖1所示電路針對快速、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。因此，憑借LTC6373的出色特性，可以充分利用所連接傳感器的全部性能。借助ADI Precision Studio在線工具，尤其是ADC驅(qū)動器工具，ADI公司為此類放大器級、濾波器和線性電路的設(shè)計提供了額外的支持。

審核編輯：郭婷