ADC輸入阻抗的問題

2020-11-24 電子產品世界

  簡介:本文介紹了ADC輸入阻抗的相關問題。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/280721.htm

  大概概括一下ADC輸入阻抗的問題:

  1:SAR型ADC 這種ADC內阻都很大,一般500K以上。即使阻抗小的ADC,阻抗也是固定的。所以即使只要被測源內阻穩定,只是相當於電阻分壓,可以被校正。

  2:開關電容型,如TLC2543之類。他要求很低的輸入阻抗用於對內部採樣電容快速充電。這時最好有低阻源,否則會引起誤差。實在不行,可以外部並聯一很大的電容,每次被取樣後,大電容的電壓下降不多。因此並聯外部大電容後,開關電容輸入可以等效為一個純阻性阻抗,可以被校正。

  3:FLASH.html">FLASH型(直接比較型)。大多高速ADC都是直接比較型,也稱閃速型(FLASH),一般都是低阻抗的。要求低阻源。對外表現純阻性,可以和運放直接連接

  4:雙積分型 大多輸入阻抗極高,幾乎不用考慮阻抗問題

  5:Sigma-Delta型。這是目前精度最高的ADC類型,也是最難伺候的一種ADC。重點講一下要注意的問題:

  a.內部緩衝器的使用。SigmaDelta型ADC屬於開關電容型輸入,必須有低阻源。所以為了簡化外部設計,內部大多集成有緩衝器。緩衝器打開,則對外呈現高阻,使用方便。但要注意了,緩衝器實際是個運放。那麼必然有上下軌的限制。大多數緩衝器都是下軌50mV,上軌AVCC-1.5V。在這種應用中,共莫輸入範圍大大的縮小,而且不能到測0V。一定要特別小心!一般用在電橋測量中,因為共模範圍都在1/2VCC附近。不必過分擔心緩衝器的零票,通過內部校零寄存器很容易校正的。

  b.輸入阻抗問題。SigmaDelta型ADC屬於開關電容型輸入,在低阻源上工作良好。但有時候為了抑制共模或抑制乃奎斯特頻率外的信號,需要在輸入端加RC濾波器,一般DATASHEET上會給一張最大允許輸入阻抗和C和Gain的關係表。這時很奇怪的一個特性是,C越大,則最大輸入阻抗必須隨之減小!剛開始可能很多人不解,其實只要想一下電容充電特性久很容易明白的。還有一個折衷的辦法是,把C取很大,遠大於幾百萬倍的採樣電容Cs(一般4~20PF),則輸入等效純電阻,分壓誤差可以用GainOffset寄存器校正。

  c.運放千萬不能和SigmaDelta型ADC直連! 前面說過,開關電容輸入電路電路周期用採樣電容從輸入端採樣,每次和運放並聯的時候,會呈現低阻,和運放輸出阻抗分壓,造成電壓下降,負反饋立刻開始校正,但運放壓擺率(SlewRate)有限,不能立刻響應。於是造成瞬間電壓跌落,取樣接近完畢時,相當於高阻,運放輸出電壓上升,但壓擺率使運放來不及校正,結果是過衝。而這時正是最關鍵的採樣結束時刻。

  所以,運放和SD型ADC連接,必須通過一個電阻和電容連接(接成低通)。而RC的關係又必須服從5.c裡面所述規則。

  d.差分輸入和雙極性的問題。SD型ADC都可以差分輸入,都支持雙極性輸入。但這裡的雙極性並不是指可以測負壓,而是Vi+ Vi-兩腳之間的電壓。假設Vi-接AGND,那麼負壓測量範圍不會超過-0.3V。正確的接法是Vi+ Vi- 共模都在-0.3~VCC之間差分輸入。一個典型的例子是電橋。另一個例子是Vi-接Vref,Vi+對Vi-的電壓允許雙極性輸入

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