用于驅(qū)動(dòng)18位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的運(yùn)算放大器通常消耗與ADC本身一樣多的電源電流，其最大失調(diào)規(guī)格通常遠(yuǎn)高于ADC。如果需要多個(gè)ADC通道，這些驅(qū)動(dòng)器的功耗會(huì)迅速上升到不可接受的水平。

如果需要 18 位精度（信噪比、THD、V操作系統(tǒng)），但采樣速率不高，并且輸入信號(hào)為低頻或直流，因此所提供的簡(jiǎn)單緩沖器能夠驅(qū)動(dòng) LTC2348-18 8 通道同步采樣 ADC。它還實(shí)現(xiàn)了與SNR、THD和失調(diào)性能的典型規(guī)格相當(dāng)?shù)男阅埽姆浅５汀?/p>

電路說明

LTC?2348-18 是一款低噪聲、8 通道同步采樣 18 位逐次逼近寄存器 （SAR） ADC，具有寬輸入共模范圍。LTC2348-18 在一個(gè) ±10.24V 的輸入范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了 –109dB THD （典型值）、96.7dB SNR （典型值） 和一個(gè) ±550μV （最大值） 的失調(diào)，同時(shí)在 200ksps 時(shí)僅耗散了 140mW （典型值）。當(dāng)以本應(yīng)用的10ksps速率工作時(shí)，通過使用器件的NAP模式，ADC的功耗降至45mW （典型值）。

LT?6020 是一款雙通道微功率、5V/μs 精準(zhǔn)軌至軌輸出運(yùn)放，其輸入失調(diào)電壓小于 30μV （最大值），每個(gè)放大器僅吸收 100μA （最大值）。

圖 1 所示電路示出了配置為驅(qū)動(dòng) LTC2348-18 模擬輸入的同相緩沖器的 LT6020 運(yùn)放。每個(gè)運(yùn)算放大器的最大功耗僅為3mW。對(duì)于所有八個(gè)通道，加起來(lái)只有24mW，約為10ksps時(shí)ADC功耗的一半。

圖1.LT6020 緩沖器驅(qū)動(dòng) LTC2348-18 8 通道同步采樣 SAR ADC

緩沖器輸出端的 RC 濾波器最大限度地減小了 LT6020 的噪聲貢獻(xiàn)，并降低了由多路復(fù)用器和輸入采樣電容器引起的采樣瞬態(tài)的影響。對(duì)于所選的RC時(shí)間常數(shù)，R值應(yīng)盡可能小，以減少電阻兩端的壓降。如果不允許濾波器輸出完全建立，則會(huì)導(dǎo)致增益誤差。R值必須足夠大，以防止運(yùn)算放大器輸出端出現(xiàn)過多振鈴，從而增加建立時(shí)間并增加失真。

LTC2348-18 提供了兩種不同的操作模式。第一種是全差分模式，它要求每個(gè)通道的兩個(gè)模擬輸入由單獨(dú)的放大器驅(qū)動(dòng)。第二種是偽差分模式，它僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)模擬輸入，同時(shí)將另一個(gè)輸入接地。第二種模式由圖1所示電路使用。使用偽差分驅(qū)動(dòng)意味著所需的元件更少，功耗更低。使用此模式的缺點(diǎn)是 INL 會(huì)略微降級(jí)。

電路性能

圖 2 示出了由圖 1 中的緩沖器偽差分驅(qū)動(dòng)的 LTC2348-18 的 8192 點(diǎn) FFT。THD 為 –108dB，在 10ksps 時(shí) SNR 為 95.8dBFS，這與 LTC2348-18 的典型規(guī)格相比非常出色。

圖2.圖1電路的8192點(diǎn)FFT

圖3顯示了SNR和THD與采樣速率的關(guān)系。信噪比在96dBFS附近保持相當(dāng)平坦，最高可達(dá)10ksps。THD在10ksps時(shí)開始上升到–108dB以上。

圖3.圖1電路的SNR和THD與采樣速率的關(guān)系

圖4顯示了SNR和THD與輸入頻率的關(guān)系。SNR 和 THD 均從 LTC2348-18 的典型規(guī)格在 100Hz 以上緩慢降級(jí)，直到 1kHz SNR 為 94dBFS 和 THD 為 –85dB。

圖4.圖1電路的SNR和THD與輸入頻率的關(guān)系

圖 5 顯示了 LT6020 驅(qū)動(dòng)器和 ADC 與采樣速率的組合失調(diào)誤差。失調(diào)最初小于1LSB，當(dāng)采樣速率超過10ksps時(shí)開始下降。

圖5.圖1電路的ADC和驅(qū)動(dòng)器組合失調(diào)與采樣速率的關(guān)系

結(jié)論

LTC2348-18 18 位、200ksps、8 通道同步采樣 SAR ADC 的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)器 — 由配置為同相緩沖器的 LT6020 低功率精準(zhǔn)雙通道運(yùn)放組成 — 每個(gè)運(yùn)放僅消耗 3mW （最大值），而在 10ksps 時(shí)，LTC2348-18 僅耗散 45mW。在10ksps的采樣速率下，SNR測(cè)量值為95.8dB，THD –109dB，偏移測(cè)量值小于1LSB。

審核編輯：郭婷