CN0307 集成低功耗輸入驅(qū)動(dòng)器和基準(zhǔn)電壓源的16位6 MSPS SAR ADC系統(tǒng)，針對(duì)多路復(fù)用應(yīng)用優(yōu)化

CN0307 AD7625 集成內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，如果系統(tǒng)要求，還支持兩個(gè)外部基準(zhǔn)電壓源。通過在REFIN引腳上施加 ADR3412 基準(zhǔn)電壓(1.2 V)輸出，可以產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，它通過片上基準(zhǔn)電壓緩沖器放大為4.096 V的正確ADC基準(zhǔn)電壓值。 ADR3412 可使用與 AD7625相同的5 V模擬軌供電，并且采用片上基準(zhǔn)電壓緩沖器。 另外，4.096 V外部基準(zhǔn)電壓源(例如 ADR434 或 ADR444)可以連接到使用緩沖放大器(例如 AD8031 )的ADC無緩沖REF輸入，如圖1所示。此方法常用于多通道應(yīng)用，其中的系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓源由多個(gè)ADC共享。 ADR434和 ADR444 配置還非常適合單通道應(yīng)用，這些應(yīng)用需要較低的基準(zhǔn)電壓源溫度系數(shù)(對(duì)于ADR434B 和ADR444B，最大值為3 ppm/°C)。用于為 ADA4897-1 運(yùn)算放大器供電的7 V供電軌還可為 ADR434 或 ADR444的VIN電源引腳供電。 另一個(gè)具有吸引力的4.096 V基準(zhǔn)電壓源為。 ADR4540低壓差 (>300 mV)高精度基準(zhǔn)電壓源，允許采用5 V電源供電。 如果需要， ADA4897-1 和 AD8031 單通道運(yùn)算放大器可用它們的雙通道版本(分別為 ADA4897-2 和 AD8032) 來替代。 對(duì)于3 MHz的高輸入頻率，我們推薦使用 ADA4899-1(15mA/amp)作為驅(qū)動(dòng)放大器。 ADA4938-1 (37 mA/amp)非常適用于高達(dá)10 MHz的信號(hào)，也可用作單端到差分轉(zhuǎn)換器。 該電路或任何高速電路的性能都高度依賴于適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒?PCB)布局，包括但不限于電源旁路、受控阻抗線路(如需要)、元件布局、信號(hào)布線以及電源層和接地層。(有 關(guān)PCB布局的詳情，請(qǐng)參見指南 MT-031 、指南 MT-101 以及 " 高速印刷電路板布局實(shí)用指南”一文。) 我們開發(fā)了 EVAL-AD7625EDZ 評(píng)估板來評(píng)估和測(cè)試 AD7625 ADC。為了測(cè)試圖1所示的電路，我們用兩個(gè) ADA4897-1運(yùn)算放大器代替兩個(gè) ADA4899-1 運(yùn)算放大器(U13、U14)。 有關(guān)詳細(xì)的原理圖和用戶指南，請(qǐng)參考 EVAL-AD7625EDZ文檔。該文檔描述了如何進(jìn)行本電路筆記所述的交流測(cè)試。 請(qǐng)注意，輸入放大器的+7 V和?2 V電源從外部雙電源連接到EVAL-AD7625EDZ板。 測(cè)試設(shè)置的功能框圖如圖4所示，而評(píng)估板的照片如圖5所示。 設(shè)備要求 為測(cè)試該電路，需要如下設(shè)備： EVAL-AD7625EDZ 改進(jìn)型評(píng)估板(包括軟件和7 V直流壁式電源適配器) EVAL-CED1Z 轉(zhuǎn)換器評(píng)估和演示平臺(tái)電路板 一個(gè)低失真信號(hào)發(fā)生器，如Agilent 81150A或Audio PrecisionSYS2702 帶USB 2.0端口的PC，運(yùn)行Windows? XP、Windows Vista或Windows 7(32位或64位) 7 V直流壁式電源適配器(包括在評(píng)估板中) 外部+7 V和?2 V直流電源，電流為50 mA ? 圖4. 測(cè)試設(shè)置功能框圖 ? 圖 5. 經(jīng)過修改的EVAL-AD7625EDZ電路板，連接至EVAL-CED1Z電路板? ADA4897-1具有低失真(1 MHz頻率下的無雜散動(dòng)態(tài)范圍[SFDR] 為?93 dB)、0.1%快速建立時(shí)間(36 ns)和高帶寬(230 MHz，?3 dB，G = 1)。兩個(gè) ADA4897-1驅(qū)動(dòng)器的增益均配置為1。單極點(diǎn)2.95 MHz低通RC濾波器使用20Ω電阻和2.7 nF電容，放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)器和ADC之間。該濾波器在 AD7625 的輸入端限制運(yùn)算放大器的輸出噪聲，并且提供一些帶外諧波衰減。 通過使用配置為單位增益緩沖器的 AD8031 來緩沖 AD7625的VCM輸出電壓(標(biāo)稱值為2.048 V)，設(shè)置ADA4897-1 輸出端的共模電壓。共模偏置電壓通過590Ω串聯(lián)電阻施加于輸入端。 AD8031非常適合驅(qū)動(dòng)共模電壓，因?yàn)樗哂械洼敵鲎杩?，還可在出現(xiàn)瞬態(tài)電流時(shí)進(jìn)行快速建立。 AD7625采用LVDS接口，可實(shí)現(xiàn)業(yè)界具有突破性的動(dòng)態(tài)性能，信噪比為92 dB(6 MSPS)，具有16位(1 LSB)積分非線性(INL)性能。 ADR434 基準(zhǔn)電壓源(4.096 V)為低噪聲、高精度的XFET基準(zhǔn)電壓源，具有較低的溫度漂移。其源電流輸出最高達(dá)30 mA，最大吸電流能力為20 mA。 ADR434提供8引腳MSOP或8引腳窄體SOICC封裝。 AD8031 運(yùn)算放大器可將 ADR434 輸出端與 AD7625的基準(zhǔn)電壓輸入隔離開來，為REF輸入端的瞬態(tài)電流提供低阻抗和快速建立。 雙驅(qū)動(dòng)器僅需要54 mW，與135 mW的ADC功率、12 mW的基準(zhǔn)電壓源和緩沖相加，整個(gè)電路僅產(chǎn)生201 mW的總功耗。 電路使用+7 V和?2 V電源，用于 ADA4897-1 驅(qū)動(dòng)器的輸入，以最大程度降低功耗， 實(shí)現(xiàn)最佳系統(tǒng)失真性能。 ADA4897-1 輸出級(jí)是軌到軌的，采用5 V單電源供電時(shí)，在150 mV和4.85 V之間擺動(dòng)。但是，范圍兩端的額外2 V裕量可以提供低失真。 圖2顯示輸入級(jí)使用+7 V和?2 V電源的電路交流性能。SNR= 88.6 dB，THD = ?110.7 dB，20 kHz輸入信號(hào)比滿量程低0.6 dB(93%滿量程)。 圖2. 雙電源(+7 V，?2 V)供電的AD7625和ADA4897-1，SNR = 88.6 dB，THD = ?110.7 dB， 基波幅值 = 滿量程的?0.6 dB ? 圖3. 單電源(5 V)供電的AD7625和ADA4897-1，SNR = 86.7 dB，THD = -101.1 dB，基波幅值 = 滿量程的?1.55 dB ? 圖3顯示輸入級(jí)使用5 V單電源的電路交流性能。SNR = 86.7dB，THD = -101.1 dB，20 kHz輸入信號(hào)比滿量程低1.55 dB(84%滿量程)。 電源電壓從?2 V，+7 V降低至0 V，+ 5V，數(shù)據(jù)顯示SNR大約降低1.9 dB，THD大約降低9.6 dB。 單電源配置適用于系統(tǒng)沒有雙電源但仍需達(dá)到高性能的用戶。 CN0307 集成低功耗輸入驅(qū)動(dòng)器和基準(zhǔn)電壓源的16位6 MSPS SAR ADC系統(tǒng)，針對(duì)多路復(fù)用應(yīng)用優(yōu)化 圖1中的電路采用16位、6 MSPS逐次逼近型(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和差分至差分驅(qū)動(dòng)器組合，針對(duì)低功耗下的低噪聲(信噪比[SNR] = 88.6 dB)和低失真(總諧波失真[THD]=?110 dBc)進(jìn)行了優(yōu)化。該電路非常適合于高性能多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如便攜式數(shù)字X射線系統(tǒng)和安保掃描儀，因?yàn)镾AR架構(gòu)在進(jìn)行采樣時(shí)不會(huì)發(fā)生采用流水線式ADC通常會(huì)出現(xiàn)的延遲或流水線延遲。6 MSPS的采樣速率可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的快速采樣，該ADC具有真正的16位直流線性度性能和串行低壓差分信號(hào)(LVDS)接口，以實(shí)現(xiàn)低引腳數(shù)和低數(shù)字噪聲。 圖1. 驅(qū)動(dòng)AD7625的ADA4897-1(未顯示全部連接和去耦) ? 驅(qū)動(dòng)器使用兩個(gè)低噪聲 (1 nV/√Hz) ADA4897-1 運(yùn)算放大器，可在低功率水平下(每放大器3 mA)保持 AD7625 ADC的動(dòng)態(tài)性能。 ADA4897-1 具有45ns的0.1%快速建立時(shí)間，非常適合多路復(fù)用應(yīng)用。 這種組合可在很小的電路板空間中，以低功耗提供業(yè)界領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)性能， AD7625 采用5 mm × 5 mm、32引腳LFCSP封裝； ADA4897-1 采用8引腳SOIC封裝； AD8031 采用5引腳SOT-23封裝。 CN0307 CN0307 | circuit note and reference circuit info 集成低功耗輸入驅(qū)動(dòng)器和基準(zhǔn)電壓源的16位6 MSPS SAR ADC系統(tǒng)，針對(duì)多路復(fù)用應(yīng)用優(yōu)化 | Analog Devices 圖1中的電路采用16位、6 MSPS逐次逼近型(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和差分至差分驅(qū)動(dòng)器組合，針對(duì)低功耗下的低噪聲(信噪比[SNR] = 88.6 dB)和低失真(總諧波失真[THD]=?110 dBc)進(jìn)行了優(yōu)化。該電路非常適合于高性能多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如便攜式數(shù)字X射線系統(tǒng)

• 16位、6MSPS SAR ADC系統(tǒng)
• 低功耗驅(qū)動(dòng)器
• 多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集的理想選擇

(analog)