使用运算放大器来驱动高精度ADC

在电子设计中，驱动高精度模数转换器(ADC)是一项关键任务，特别是当ADC具有低输入阻抗时。本文将深入探讨如何使用运算放大器有效地驱动这些高精度ADC，解决由此带来的挑战。 大部分高精度ADC的输入不是高阻抗的，而是通过一个采样电容器直接连接。当采样开关关闭时，输入信号需在ADC的采集时间(tACQ)内快速稳定，以确保转换的精度。如果信号未能在tACQ内稳定到0.5最低有效位(LSB)以下，将会导致精度损失。例如，简单的电位计直接连接到输入可能会导致输入电流的峰值，由于大输入阻抗从采样电容器汲取电流，这可能无法满足快速充电的需求。 为了解决这个问题，推荐采用如图2所示的电路配置。在这个电路中，外部电容CFLT与ADC的采样电容CSH并联，目的是提供足够的瞬时电流来快速充电。CFLT的值至少应为采样电容CSH的20倍，通常1nF是一个合适的选取值。同时，电阻RFLT与CFLT串联，起到防止驱动运算放大器的电流过大，确保信号在tACQ内稳定。 转换器的采集时间tACQ需要满足稳定性的数学条件，即tACQ ≥ k τ，其中k=ln(2(N+1))，N为ADC的位数，τ则取决于RFLT和CFLT构成的RC时间常量。这样可以确保信号在转换开始前达到所需稳定性。 选择运算放大器时，其单位增益带宽是个关键指标，它必须足够高以保证信号的快速稳定。公式4(1/(2πRFLTCFLT)) 描述了运算放大器所需的最小带宽。设计者有时会忽视这个要求，选用带宽过小的运算放大器，导致性能不佳。 要了解更多关于采样过程、RC时间常量计算以及运算放大器选择的详细信息，可以参考以下文献： 1. 《使用运算放大器驱动ADC》 2. 《设计SAR ADC驱动电路，第一部分：ADC工作原理详解》 3. 《ADS8342 SAR ADC输入》 4. 《设计SAR ADC驱动电路，第二部分：SAR ADC输入行为》 5. 《设计SAR ADC驱动电路，第三部分：为 SAR ADC 设计优化的输入驱动电路》 这些资料将提供更深入的理论和实践指导，帮助设计师更好地理解如何优化ADC驱动电路，确保高精度的转换结果。