今天再和大家分享一個(gè)Jim Walliams用超低壓比較器設(shè)計(jì)的一個(gè)單電池供電的10位ADC轉(zhuǎn)換器電路，讓我們在對大師的膜拜中共同提高設(shè)計(jì)水平，廢話不少，先上電路：

1. 工作原理

轉(zhuǎn)換命令處輸入高電平時(shí)，綠色部分得倒置三極管飽和導(dǎo)通，將聚苯乙烯電容放電到1mv以下，幾乎為零(倒置三極管得應(yīng)用非常巧妙，一般人根本想不到將晶體管開關(guān)倒置使用！)，此時(shí)LT1018的負(fù)端輸入電壓高于正端，則C1A(LT1018)輸出為低；

放電完畢，轉(zhuǎn)換命令設(shè)為低，開始轉(zhuǎn)換ADC，紅色部分的恒流源開始對聚苯乙烯電容線性充電，一直充到與LT1018得負(fù)端輸入電壓相同，則C1A(LT1018)輸出為高；

三個(gè)肖特基二極管構(gòu)成一個(gè)簡單的數(shù)字電路里的線或的關(guān)系，只要一個(gè)輸入為高，VT4的基極就為高，數(shù)據(jù)輸出就為低;

轉(zhuǎn)換命令為高：

D2正端為低電平 ， D3正端為高電平，則無論D2正端是什么電平，VT4的基極都為高，數(shù)據(jù)輸出固定為低

轉(zhuǎn)換命令為低：

1. 電容充電未到達(dá)輸入電平時(shí)，D2正端為低電平 ，D3正端為低電平，此時(shí)VT4的基極由D1的振蕩脈沖決定，數(shù)據(jù)輸出隨黃色區(qū)域的振蕩脈沖變化，輸出的脈沖數(shù)N為：T振蕩*N=t=Vin/I充 ==> N=Vin/(I充 * T振蕩),I充為紅色區(qū)域的充電電流為常數(shù)，T振蕩為黃色區(qū)域的振蕩周期，也是常數(shù)，可見輸出脈沖數(shù)正比于需要轉(zhuǎn)換的模擬電壓！
2. 電容充電未到達(dá)輸入電平時(shí)，D2正端為高電平，則VT4的基極固定為高，數(shù)據(jù)輸出固定為低
3. 紅色部分為恒流源充電電路

當(dāng)流過R4的電流增加時(shí)，Q4的發(fā)射極電位下降，Q4的基極如果電位基本恒定，則Q4的be壓降減小，R4將抑制流過R4的電流增加,形成負(fù)反饋穩(wěn)定住流過R4的電流；

如果Q4的基極電位下降，則Q1的be壓降增加，導(dǎo)致Q1的Ie電流增加，導(dǎo)致流過R1的電流增加，Q4的基極電位上升，形成負(fù)反饋，穩(wěn)定住Q4的基極電位。

那么流過R4的電流如何計(jì)算？

首先計(jì)算流過R5的電流，約等于1.25v/(R2+R5)=29.62uA,和上圖仿真測量的29.6uA一樣。

經(jīng)過Q1、Q4兩個(gè)be結(jié)后，Q1的基極電位約等于Q4的基極電位，這是設(shè)計(jì)比較巧妙的地方：利用PN結(jié)做兩次電平移位！所以流過R4的電流為deltV/(R4+R6)=deltV/(27.4k)，流過R5的電流=deltV/R5=deltV/12.1k,得：

流過R4的電流=流過R5的電流*12.1k/27.4k=13.07uA,而上圖仿真測試為13uA非常精確！

C1可以在此微弱電流下恒流充電，改變R6可以改變充電電流大小。

三、綠色部分為充電電容控制電路

此區(qū)域雖然最簡單，卻也是最出人意料的，大神是倒置應(yīng)用三極管！這樣倒置應(yīng)用的特點(diǎn)就是飽和電壓降非常低，可以低到幾毫伏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常應(yīng)用，可以把聚苯乙烯電容的電荷完全放到0，提高了轉(zhuǎn)換精度！以下是仿真波形，測試了倒置與非倒置的I-V特性，左邊是倒置應(yīng)用，其飽和壓降非常低。

注意充電電容特別指出用聚苯乙烯電容，因?yàn)檫@種電容的漏電流非常小。普通的電容漏電流較大，嚴(yán)重影響測試精度