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(多图) 精密逐次逼近型ADC基准电压源的设计方案

Alan Walsh?? 2013年09月13日 ?? 收藏0
基准电压输入

逐次逼近型ADC的简化原理图见图1。采样间隔期间,容性DAC连接至ADC输入,并且与输入电压成比例的电荷被存储在电容器中。转换开始后,DAC从输入端断开。转换算法逐个开关每一位至基准电压或地。电容上的电荷再分配可导致电流流入或流出基准电压源。动态电流负载是ADC吞吐速率和控制位检验的内部时钟的函数。最高有效位(MSB)保持大部分的电荷,需要大部分电流。

图2显示AD7980、16位、1MSPS、PulSAR逐次逼近型ADC基准电压输入端的动态电流负载。通过观察基准电压源和基准电压引脚之间500Ω电阻上的电压降,得出测量值。曲线显示电流尖峰高达2.5mA,并且在整个转换期间分布着较小的尖峰。


图1.16位逐次接近型ADC原理简化图


图2.AD7980动态基准电流

若要支持该电流,同时保持基准电压的无噪声特性,需在尽可能靠近基准电压输入放置一个高数值、低ESR的储能电容,通常为10μF或更大。较大的电容会进一步平滑电流负载,并降低基准电压源电路的负担,但极大的电容会产生稳定性问题。基准电压源必须要能提供灌满基准电容所需的平均电流,而不会导致基准电压下降过大。在ADC数据手册中,基准输入电流平均值通常在特定的吞吐速率下指定。例如,在AD7980数据手册中,将1MSPS下5V基准电压源的平均基准电流指定为330μA典型值。两次转换之间不消耗电流,因此基准电流随吞吐速率成线性变化,在100kSPS时降至33μA。基准电压源(或基准电压缓冲器)在最高的目标频率下必须具有足够低的输出阻抗,以便在ADC输入端保持电压水平,使电压不至于因为电流而产生太大的压降。

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第1页:基准电压输入

第2页:基准电压源输出驱动

第3页:噪声和温度漂移

第4页:基准电压源故障排除


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逐次逼近型? ADC? 基准电压源?

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