怎樣採用多種單端信號驅動低功率、1Msps、±2.5V 差分輸入、16 位...

2020-12-13 電子產品世界

匹配傳感器輸出和 ADC 輸入範圍可能很難，尤其是要面對當今傳感器所產生的多種輸出電壓擺幅時。本文為不同變化範圍的差分、單端、單極性和雙極性信號提供簡便但高性能的 ADC 輸入驅動器解決方案，本文的所有電路裼昧 LTC2383-16 ADC 單獨工作或與 LT6350 ADC 驅動器一起工作來實現 92dB SNR。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175515.htm

LTC2383-16 是一款低噪聲、低功率、1Msps、16 位 ADC，具備 ±2.5V 的全差分輸入範圍。LT6350 是一款軌至軌輸入和輸出的、低噪聲、低功率單端至差分轉換器/ADC 驅動器，具備快速穩定時間。運用 LT6350，0V 至 2.5V、0V 至 5V 和 ±10V 的單端輸入範圍可以很容易轉換為 LTC2383-16 的 ±2.5V 全差分輸入範圍。

全差分驅動

圖 1 顯示了用於本文所述所有電路的基本構件。該基本構件用於至 LTC2383-16 模擬輸入的DC 耦合全差分信號。電阻器 R1、R2 和電容器 C1 將輸入帶寬限制到大約 500kHz。電阻器 R3 和 R4 減輕 ADC 輸入採樣尖峰的影響，該尖峰可能干擾傳感器或 ADC 驅動器輸入。

圖 1：全差分驅動電路

這個電路對於具備低阻抗差分輸出的傳感器很有用。驅動 AIN+ 和 AIN– 的共模電壓必須等於 VREF/2，以滿足 LTC2383-16 的共模輸入範圍要求。

圖 1 中的電路可以是 AC 耦合的，以在必要時，使 ADC 輸入的共模電壓與傳感器相匹配。只需通過一個 1k 電阻器將AIN+ 和 AIN– 偏置到 VCM (VCM=VREF/2)、通過一個 10µF 電容器將傳感器輸出耦合到AIN+ 和 AIN– 即可，如圖 2 所示。

圖 2：AC 耦合全差分驅動電路

當驅動 LTC2383-16 這類低噪聲、低失真 ADC 時，選擇合適的組件對保持高性能是至關重要的。這些電路中使用的所有電阻器的值都相對較低。這可保持較低的噪聲和較短的穩定時間。建議使用金屬薄膜電阻器，以減小由自熱引起的失真。C1 採用的是 NPO 電容器，因為這類電容器的電壓係數較低，從而可最大限度地減小失真。

單端至差分的轉換

當然，不是所有傳感器的輸出都是差分的。以下是一些用單端信號驅動 LTC2383-16 的方法。

0V 至 2.5V 單端輸入

圖 3 所示電路將 0V 至 2.5V 單端信號轉換為全差分 ±2.5V 信號。這個電路還具備高阻抗輸入，以便能用大多數傳感器輸出直接驅動該電路。如圖2 所示，通過 AC 耦合的VIN，VIN 端的共模電壓可以與 ADC 匹配。第二個放大器的共模電壓在 LT6350 的 +IN2 引腳處設定。圖 4 中的 32k 點 FFT 顯示運用圖 3 所示電路時 LTC2383-16 與 LT6350 合起來的性能。所測得的 92dB SNR 和 -107dB THD 與 LTC2383-16 的典型數據表規格參數緊密匹配。這表明，在信號通路中插入單端至差分轉換器後，即使引起 ADC 規格參數劣化，裂化程度也是極小的。

圖 3：單端至差分轉換器

相關焦點

  • ADI:16位10 MSPS ADC AD7626的單端轉差分高速驅動電子線路設計
    ADI:16位10 MSPS ADC AD7626的單端轉差分高速驅動電子線路設計 秩名 發表於 2014-09-09 17:10:44 　　電路特點
  • 差分輸入中頻採樣ADC的單端輸入驅動電路
    電路功能與優勢　　圖1所示電路採用 ADL5535/ ADL5536 單端中頻(IF)低噪聲50 Ω增益模塊驅動16位差分輸入模數轉換器(ADC) AD9268 。
  • 18 位、1.6Msps、偽差分串行 SAR ADC
    偽差分輸入簡化了 ADC 驅動器要求，既可實現單端驅動，又能因為兩個輸入所共有的無用信號之減少而獲益。這降低了複雜性及信號鏈路的功率要求。LTC2369-18 用 2.5V 電源工作，僅消耗 18mW 功率，而低功率停機模式僅消耗 2.25µW。
  • 精準差分放大器驅動 20 位 ADC 並消耗不到 2mA
    凌力爾特公司 (Linear Technology Corporation) 推出低功率、高精度、全差分放大器 LTC6363，該器件為驅動高性能 16 位、18 位和 20 位 SAR
  • AD7982差分轉換單端信號電路設計
    許多應用都要求通過高解析度、差分輸入ADC來轉換單端模擬信號，無論是雙極性還是單極性信號。本直流耦合電路可將單端輸入信號轉換為差分信號，適合驅動PulSAR系列ADC中的18位、1 MSPS器件AD7982.該電路採用單端轉差分驅動器ADA4941-1 和超低噪聲5.0 V基準電壓源ADR435 ，可以接受許多類型的單端輸入信號，包括高壓至低壓範圍內的雙極性或單極性信號。
  • 搞懂差分信號和單端信號,就差在看這張圖!
    當V+>V-時，信號定義成正極信號，當V+<V-時，信號定義成負極信號。 圖2 差分對圍繞擺動的平均電壓設置成 2.5V。當該對的每個信號都限制成 0-5V 振幅時，偏移該差分對會提供一個信號擺動的最大範圍。當用單一 5V 電源操作時，經常就會出現這種情況。
  • 超低功耗、18位、差分PULSAR ADC驅動(CN0237)
    在這類應用場合，ADC驅動器接收差分或單端信號，並執行所需的電平轉換以在適當的電平下驅動ADC輸入端。 　　圖1顯示ADA4940-1差分放大器進行電平轉換並驅動18位AD7982差分輸入逐次逼近型PulSAR ADC。利用四個電阻，ADA4940-1既能以增益1來緩衝信號，也可放大信號獲得更大動態範圍。
  • 如何設計可支持差分和單端信號的可攜式產品音頻接口
    由於人的聽力和聲音大小的關係符合對數曲線規律，因此不能採用線性的控制方式(圖1)。　　對於可將輸入信號放大到與輸出相等信號的單端/差分音頻放大器，有幾種方法可以對其進行檢測和實現。系統之間的接口連接器應至少有5個引腳才能提供差分信號。需要注意的是，兩個器件之間的共地連接非常重要。表面上看，由於信號是直流隔離的，因而交流耦合電容無需接地，但實際經驗證明接地是提供理想噪聲性能所必需的。
  • MAX11043 4路單端或差分、16位同時採樣ADC
    打開APP MAX11043 4路單端或差分、16位同時採樣ADC 灰色天空 發表於 2012-12-06 14:31:19
  • 如何區分差分信號與單端信號
    如何區分差分信號與單端信號 電子工程專輯 發表於 2020-12-11 15:04:37 單端信號 單端信號是相對於差分信號而言的，單端輸入指信號有一個參考端和一個信號端構成
  • 用於工業級信號的精密單電源差分ADC驅動器
    電路功能與優勢 　　標準單端工業信號電平（±5 V、±10 V或0 V至+10 V）與現代高性能16位或18位單電源SAR型ADC的差分輸入範圍並不直接兼容，需要使用適當的接口驅動電路對工業信號進行衰減
  • 單端、差分信號有何不同_單端信號和差分信號區別
    本文為大家詳細介紹單端信號和差分信號區別。 差分信號優點 差分信號的第一個好處是，因為你在控制『基準』電壓，所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準，單端信號方案的系統裡，測量信號的精確值依賴系統內『地』的一致性。信號源和信號接收器距離越遠，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與『地』的精確值無關，而在某一範圍內。
  • 用於雙極性輸入的125 MSPS單電源直流耦合型模擬前
    本技術使用兩個電平轉換電阻，通過控制輸入共模電平，確保差分驅動放大器輸入端具有正確的共模電平。通過對ADA4930-1差分驅動器的VOCM引腳施加正確的電壓，單獨實現輸出共模電壓。這一靈活的方案允許ADA4930-1差分驅動器採用3.3 V單電源工作，同時16位、125 MSPS ADC AD9265採用1.8 V電源工作，以此最大程度降低總電路功耗。
  • 單端、差分、差模、共模信號的愛恨情仇
    老鐵們記得咋們接觸到單端信號和差分信號是在什麼地方嗎？沒錯，就是在模電中，我想大家對這兩個概念有些模糊，今天給大家細細的講講，特別適用於工程項目中。差分放大電路這是雙端輸入、雙端輸出的差分放大電路，什麼叫雙端、單端我想大家應該是知道的。今天我們講的內容一般是基於此的。
  • 精密ADC用差分驅動器
    不過，因為許多應用中頻率響應必須延伸至直流，從而無法使用變壓器來驅動。這類情況就需要使用差分驅動器。本教程重點介紹如何驅動高達10 MSPS採樣速率的高解析度16至18位ADC.輸入信號帶寬一般限於數MHz.MT-075教程闡述適用於驅動更高速ADC的差分放大器。 　　大多數高性能CMOS開關電容流水線式ADC的差分輸入均類似於圖1.
  • 差分信號全面詳解!
    圖2 差分信號波形和單端等價圖2 差分對圍繞擺動的平均電壓設置成 2.5V。當該對的每個信號都限制成 0-5V 振幅時，偏移該差分對會提供一個信號擺動的最大範圍。當用單一 5V 電源操作時，經常就會出現這種情況。當不採用單端信號而採取差分信號方案時，我們用一對導線來替代單根導線，增加了任何相關接口電路的複雜性。那麼差分信號提供了什麼樣的有形益處，才能證明複雜性和成本的增加是值得的呢？差分信號的第一個好處是，因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小信號。
  • 差分放大器的輸入阻抗計算
    （3）三類輸入信號——共模、差模、任意輸入 共模輸入信號是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號，即ui1=ui2，uo=0; 差模輸入信號是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相反的信號，即ui1=-ui2，uo=ΔVc1-ΔVc2 差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，對共模信號不予放大。
  • 把DAC的輸出從單端模式轉換到差分模式的電路
    圖 1 中的基本電路組合了電流輸出 DAC（即 IC1，如 8 位AD5424 DAC）和一個單端至差分運算放大級IC2、IC3A、IC3B——來產生要求的輸出。對於雙電源應用，可選擇 DAC 的單極工作模式來達到 DAC 的最優性能。DAC 利用單一運算放大器
  • 談談差分信號
    習慣了單端信號，對差分信號的使用還是會有點發怵。所以有的器件廠商，雖然輸入接口是差分，但是會註明一下，單端輸入時的具體接法。 差分信號的抗擾以及EMI特性但其實，由於差分信號是對差模信號響應，對共模信號不敏感，所以差分信號的抗幹擾特性是優於單端信號的。即差分信號是對兩根線之間的差值響應，而不是對線與地之間的差值響應。
  • 構建用於電壓輸出和電流輸出DAC的單端差分轉換器
    很多應用都需要差分信號，以獲得較高的信噪比，提高對共模噪聲的抑制能力，並獲得較低的二次諧波失真，例如驅動數據機ADC、通過雙絞線電纜傳輸信號，以及高保真音頻信號的調整等。