ADC基准电压源设计中的挑战和要求

1万 · 2013-9-20 17:22

高分辨率、逐次逼近型ADC的整体精度取决于精度、稳定性和其基准电压源的驱动能力。ADC基准电压输入端的开关电容具有动态负载，因此基准电压源电路必须能够处理与时间和吞吐速率相关的电流。某些ADC片上集成基准电压源和基准电压源缓冲器，但这类器件在功耗或性能方面可能并非最佳——通常使用外部基准电压源电路才可达到最佳性能。本文探讨基准电压源电路设计中遇到的挑战和要求。

1万 · 2013-9-20 17:23

我现在这给各位抛砖引玉的，高手们有何解决良策的可以给贡献出来的啊。。。:)

1万 · 2013-9-20 17:25

逐次逼近型ADC的简化原理图见图1。采样间隔期间，容性DAC连接至ADC输入，并且与输入电压成比例的电荷被存储在电容器中。转换开始后，DAC从输入端断开。转换算法逐个开关每一位至基准电压或地。电容上的电荷再分配可导致电流流入或流出基准电压源。动态电流负载是ADC吞吐速率和控制位检验的内部时钟的函数。最高有效位(MSB)保持大部分的电荷，需要大部分电流。

1万 · 2013-9-20 17:26

图1 ：

1万 · 2013-9-20 17:27

图2显示AD7980、16位、1 MSPS、PulSAR逐次逼近型ADC基准电压输入端的动态电流负载。通过观察基准电压源和基准电压引脚之间500 Ω电阻上的电压降，得出测量值。曲线显示电流尖峰高达2.5 mA，并且在整个转换期间分布着较小的尖峰。

1万 · 2013-9-20 17:28

AD7980动态基准电流：

1万 · 2013-9-20 17:30

若要支持该电流，同时保持基准电压的无噪声特性，需在尽可能靠近基准电压输入放置一个高数值、低ESR的储能电容，通常为10 μF或更大。较大的电容会进一步平滑电流负载，并降低基准电压源电路的负担，但极大的电容会产生稳定性问题。基准电压源必须要能提供灌满基准电容所需的平均电流，而不会导致基准电压下降过大。在ADC数据手册中，基准输入电流平均值通常在特定的吞吐速率下指定。例如，在AD7980数据手册中，将1 MSPS下5 V基准电压源的平均基准电流指定为330 μA典型值。两次转换之间不消耗电流，因此基准电流随吞吐速率成线性变化，在100 kSPS时降至33 μA。基准电压源——或基准电压缓冲器——在最高的目标频率下必须具有足够低的输出阻抗，以便在ADC输入端保持电压水平，使电压不至于因为电流而产生太大的压降。

1万 · 2013-9-20 17:31

关于基准电压的相关知识的详细介绍的，我慢慢地一点点的给介绍出来的。。大家参考了啊

1万 · 2013-9-20 17:31

基准电压源输出驱动

图3显示典型的基准电压源电路。基准电压源可集成具有足够驱动电流的缓冲器，也可采用适当的运算放大器作为缓冲器。为避免转换误差，特定吞吐速率下所需的平均电流不应使基准电压下降超过1/2 LSB。该误差在突发转换中最为明显，因为此吞吐速率下基准负载将从零变化到平均基准电流。

1万 · 2013-9-20 17:32

基准电压输出驱动：

1万 · 2013-9-20 17:33

本帖最后由 comeon201208 于 2013-9-20 17:35 编辑

AD7980为16位ADC，其IREF= 330 μA，VREF= 5 V；使用该ADC作为确定基准电压源是否具有足够驱动能力的示例，则对于1/2 LSB压降，最大允许输出阻抗为：

大部分基准电压源不指定输出阻抗，但会指定负载调整率，通常以ppm/mA表示。将其乘以基准电压并除以1000即可转换为输出阻抗。例如，ADR435超低噪声XFET 5V基准电压源指定流出电流时的最大负载调整率为15 ppm/mA。转换为电阻，可得：

1万 · 2013-9-20 17:36

因此，就输出阻抗而言，ADR435应该足够了。它可流出的最大电流为10 mA，足够处理330 μA的平均基准电流。当ADC输入电压超出基准电压，哪怕只有很短的一段时间，它也会向基准电压源注入电流，因此基准电压源必须要能吸取一定量的电流。图4显示ADC和基准电压输入之间的二极管连接，在输入超量程条件下它可造成电流流入基准电压源。与某些老的基准电压源不同，ADR435能吸收10 mA电流。
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