CN0277 針對(duì)交流性能優(yōu)化的18 位、5 MSPS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

CN0277 AD7961是一款16位、5 MSPS PulSAR?差分ADC，與AD7960 PulSAR?系列引腳兼容，因此如果只要求具有16位性能時(shí)， 可代替圖1電路中的AD7960使用。AD7960系列支持4.096 V 或5 V外部基準(zhǔn)電壓源。EVAL-AD7960FMCZ板允許通過(guò)跳 線(xiàn)選擇 ADR4540 (4.096 V) 或 ADR4550 (5 V) 。 連接基準(zhǔn)電壓源的各種選項(xiàng)可通過(guò)AD7960的EN[0:3]使能 引腳控制，如AD7960數(shù)據(jù)手冊(cè)中所述。若需0 V至5 V輸入 范圍，則ADR4550基準(zhǔn)電壓源可與 AD8031 基準(zhǔn)電壓源緩沖器一同使用?？梢酝ㄟ^(guò)將AD7960的使能引腳設(shè)為EN[0:3] = ‘X001’ or ‘X101’實(shí)現(xiàn)。 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(lái)替代。 如需獲得最佳的噪聲和失真性能，則必要時(shí)可在電路中使 用具有單位增益穩(wěn)定、超低失真、1 nV/√Hz電壓噪聲的運(yùn)算 放大器ADA4899-1 (15 mA)代替ADA4897-1。 我們開(kāi)發(fā)了 EVAL-AD7960FMCZ 評(píng)估板來(lái)評(píng)估和測(cè)試AD7960 ADC。為了測(cè)試圖1中的電路，使用兩個(gè)ADA4897-1運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)AD7960。 EVAL-AD7960FMCZ用戶(hù)手冊(cè)UG-490提供詳細(xì)的原理圖和用戶(hù)指南。該文檔描述如何運(yùn)行本電路筆記中涉及的AC/DC測(cè)試。 請(qǐng)注意， 用戶(hù)可采用外部雙電源， 選擇性為EVALAD7960FMCZ板上的輸入放大器提供+7 V和?2.5 V電源。 測(cè)試設(shè)置的功能框圖如圖5所示，而評(píng)估板的照片如圖6所示。 設(shè)備要求 為測(cè)試該電路，需要如下設(shè)備： EVAL-AD7960FMCZ 評(píng)估板和軟件 系統(tǒng)演示平臺(tái) ( EVAL-SDP-CH1Z) 板 一個(gè)低失真信號(hào)發(fā)生器，如Agilent 81150A或Audio Precision SYS2702 帶USB 2.0端口的PC，運(yùn)行Windows? XP、Windows Vista 或Windows 7(32位或64位) 12 V直流壁式電源適配器(包括在EVAL-SDP-CH1Z板中) USB接口電纜(1)和SMA電纜(1) ? 圖5. 測(cè)試設(shè)置功能框圖 ? 圖6. EVAL-AD7960FMCZ板連接EVAL-SDP-CH1Z板 ? ADA4897-1是驅(qū)動(dòng)高精度、18位、5 MSPS SAR ADC AD7960 的理想選擇。ADA4897-1是一款低噪聲(1 nV/√Hz典型值)和 低功耗(3 mA)軌到軌輸出放大器，帶寬為230 MHz，壓擺率 為120 V/μs，0.1%建立時(shí)間為45 ns。 ADA4897-1運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)經(jīng)820Ω/100 pF網(wǎng)絡(luò)過(guò)濾，該網(wǎng)絡(luò)帶寬為2 MHz。針對(duì)AD7960 ADC輸入的額外過(guò)濾由33Ω/56 pF網(wǎng)絡(luò)提供，該網(wǎng)絡(luò)帶寬為86 MHz。后一個(gè)濾波器有助于降低來(lái)自AD7960容性DAC輸入的反沖，并限制進(jìn)入AD7960輸入端的噪聲。 電路使用+7 V和-2.5 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具有軌到軌輸出級(jí)，可擺幅至每供電軌的150 mV以?xún)?nèi)。+7 V和?2.5 V電源提供的額外裕量具有出色的失真性能。 AD7960差分輸入范圍由5 V或4.096 V外部基準(zhǔn)電壓源設(shè)置。圖1中，5 V基準(zhǔn)電壓源由 ADR4550提供，該基準(zhǔn)電壓源具有 高精度、低功耗(950μA最大工作電流)、低噪聲特性，最大初始誤差為±0.02%，提供出色的溫度穩(wěn)定性和低輸出噪聲性能。 AD8031用于緩沖外部基準(zhǔn)電壓源和AD7960的共模輸出電壓，適合各種應(yīng)用，從高帶寬電池供電系統(tǒng)到元器件密度要求具有更低功耗的高速系統(tǒng)。AD8031具有大容性負(fù)載穩(wěn)定性，可驅(qū)動(dòng)去耦電容，用于最大程度降低瞬態(tài)電流引起的電壓尖峰。 AD7960數(shù)字接口使用低電壓差分信號(hào)(LVDS)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸率。用戶(hù)必須對(duì)AD7960施加LVDS CLK+/CLK? 信號(hào)，才能向數(shù)字主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。 AD7960是一款5MSPS、18位轉(zhuǎn)換器，具有±0.8 LSB INL、±0.5 LSB DNL、100 dB DR，功耗僅為46.5 mW。如圖1所示，AD7960采用+5 V (VDD1)和+1.8 V(VDD2、VIO)電源。使用 ADP7104 和 ADP124等LDO可產(chǎn)生所需的5 V和1.8 V電源。 AD7960可將一對(duì)反相模擬輸入信號(hào)(IN+和IN?)的差分電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。模擬輸入IN+和IN?要求共模電壓等于基準(zhǔn)電壓的一半。低噪聲、低功耗放大器AD8031緩沖來(lái)自低噪聲、低漂移ADR4550的+5V基準(zhǔn)電壓，還可緩沖AD7960的共模輸出電壓(VCM)。ADA4897-1配置為單位增益緩沖器，以0 V至5 V相位相反的差分對(duì)(180°反相)驅(qū)動(dòng)AD7960的輸入。圖2顯示典型積分非線(xiàn)性與AD7960輸出代碼的函數(shù)關(guān)系，并位于±0.8 LSB的規(guī)格范圍內(nèi)(采用5 V外部基準(zhǔn)電壓源)。 圖2. AD7960典型積分非線(xiàn)性與輸出代碼的關(guān)系(5 V基準(zhǔn)電壓源) ? 直方圖與FFT性能 圖3中的直方圖以及圖4中的FFT曲線(xiàn)顯示該電路的精密性能，采用5 V外部基準(zhǔn)電壓源。使用EVAL-AD7960FMCZ評(píng)估板獲取數(shù)據(jù)，使用Audio Precision SYS-2702作為信號(hào)源。 圖3. 典型直方圖(5 V基準(zhǔn)電壓源) ? 圖4. 1 kHz、?0.5 dBFS輸入音FFT(5 V基準(zhǔn)電壓源) ? 欲查看完整原理圖和印刷電路板的布局，請(qǐng)參見(jiàn)CN-0277設(shè)計(jì)支持包：www.analog.com/CN0277-DesignSupport CN0277 針對(duì)交流性能優(yōu)化的18 位、5 MSPS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 圖1中的電路是一款完整的18位、5 MSPS、低功耗、低噪聲、高精度數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈解決方案，功耗僅122 mW?；鶞?zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)電壓源緩沖器、驅(qū)動(dòng)放大器和ADC提供優(yōu)化解決方案，具有業(yè)界領(lǐng)先的99 dB SNR和?117 dB THD。由于具有功耗低和PCB尺寸小的特點(diǎn)，該電路適合便攜式應(yīng)用。 圖1. 18位、5 MSPS信號(hào)鏈(未顯示所有連接和去耦) ? CN0277 CN0277 | circuit note and reference circuit info 針對(duì)交流性能優(yōu)化的18 位、5 MSPS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) | Analog Devices 圖1中的電路是一款完整的18位、5 MSPS、低功耗、低噪聲、 高精度數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈解決方案，功耗僅122 mW?；鶞?zhǔn)電 壓源、基準(zhǔn)電壓源緩沖器、驅(qū)動(dòng)放大器和ADC提供優(yōu)化解 決方案，具有業(yè)界領(lǐng)先的99 dB SNR和?117 dB THD。由于具 有功耗低和PCB尺寸小的特點(diǎn)，該電路適合

• 18 位、5 MSPS 數(shù)據(jù)采集
• 低功耗
• LVDS 輸出

(analog)