挑战

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放大器级的设计由两个相关的不同层次组成，因此很难在数学上建模，特别是由于与这两个层次相关的非线性因素。第一步是选择缓冲传感器输出和驱动ADC输入放大器。第二步是设计低通滤波器，以减少输入带宽，从而最大限度地减少带外噪声。

理想的放大器是提供正确的带宽来正确缓冲传感器或变送器产生的信号，而不增加额外的噪声，功耗为零，但实际的放大器相距甚远。在大多数情况下，放大器的规格将决定整个系统的性能，特别是在噪声、失真和功耗方面。第一步是了解离散时间，以便更好地了解问题ADC工作原理。

离散时间ADC获取连续时间模拟信号的样本，然后将其转换为数字码。根据模拟转换器的类型，同一固有问题有两种不同的情况。

SAR ADC集成一个采样保持器，基本上由一个开关和一个电容器组成，以保持模拟信号直到转换完成。

请记住，放大器产生的热噪声取决于放大器增益和总系统带宽。在表1中总结了电路示例、噪声源：

T为温度(单位为K），

k玻尔兹曼常数(1.38 × 10?23 J/K)，

电阻值单位为Ω，

BW指小信号带宽。

上述公式表明，在ADC由于噪声与带宽的平方根成比例，因此在输入引脚前增加一个具有足够衰减性能的低通滤波器，使采样噪声最小化。一阶低通滤波器通常使用分立电阻和电容器来消除大部分宽带噪声。一级低通滤波器还有一个额外的优点，即减少目标频带以外的任何其他大信号，以防止其被接受ADC采样可能产生混叠。

但这还没有结束。ADC模拟输入带宽定义为内部开关电阻和电容，但由于输入信号的变化，时域充放电循环会产生。每个开关(连接到采样ADC当电容器的外部电路关闭时，内部电容电压可能与以前存储在采样电容器上的电压不同。

什么是反冲问题？

以下是一个经典的模拟问题：如果两个并联电容器连接到一个开关，当开关断开时，一个电容器储存一些能量，那么当开关关闭时，两个电容器会发生什么呢？

答案取决于充电电容器中储存的能量与电容器之间的比率。例如，如果两个电容器具有相同的值，能量将在它们之间平均分配，电容器端子之间测量的电压将减半。

结论

由于转换器的反冲和带宽要求，设计了驱动无缓冲ADC电路不容易，需要适当的方法和妥协。很多时候，所需的电路将决定整个系统THD、AD官方代理SNR性能和功耗。

AD公司采用SAR和Σ-Δ该技术的最新精密转换器集成了一系列功能，可以最大限度地降低转换器的输入电流。这将减少反冲，大大降低和简化外部电路，实现以前无法实现的规格值。SAR和Σ-Δ因此，技术更容易使用，缩短工程时间，提高系统特性。

Stuart Servis

Stuart Servis [stuart.servis@analog.com]是AD公司产品应用工程师在仪器仪表和精密技术部门的精密信号链团队工作。他的专业领域是基于Σ-Δ和SAR ADC精密数据采集信号链。他拥有爱尔兰国立大学戈尔韦分校应用物理与电子理学士学位。

Miguel Usach Merino

Miguel Usach Merino [miguel.usach@analog.com]瓦伦西亚大学电子工程学位。2008年加入AD该公司是西班牙瓦伦西亚线性和精密技术部的应用工程师。