ADC輸入轉(zhuǎn)換器電路分析 ― 全方位學(xué)習(xí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)

ADC輸入轉(zhuǎn)換器電路分析

許多高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍要求介于0.0V至5.0V之間。例如，MAX1402 (18位多通道Σ-Δ ADC)測(cè)量兩個(gè)輸入之間的差值。典型的單端應(yīng)用中，該ADC將輸入電壓與固定的基準(zhǔn)電壓(例如2.500V)進(jìn)行比較：ADCIN = 0V時(shí)，數(shù)字輸出代表0V – 2.5V = -2.5V;ADCIN = 2.5V時(shí)，輸出代表2.5V – 2.5V = 0V;而ADCIN = 5V時(shí)，輸出則表示為5V – 2.5V = 2.5V。由此，數(shù)字輸出范圍對(duì)應(yīng)于0V至5V的ADCIN為±2.5V。

圖1電路能夠?qū)?plusmn;10.5V輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到MAX1402 ADC的輸入量程(0V至5V)。ADC的兩個(gè)通道(本案中的IN1和IN2)配置為全差分或高精度單端測(cè)量。R1、R2電阻分壓器對(duì)輸入進(jìn)行變換，同時(shí)采用3.28V為輸入提供偏壓。當(dāng)輸入接地時(shí)，ADC輸入以2.5V為中心(VIN = 0V時(shí)，ADC數(shù)字輸出為0)。元件的精度保證了ADC的16位精度。

圖1. 本電路使輸入范圍為0V至5V (單端或差分)的ADC能夠處理±10.5V的輸入范圍。

配置MAX1402為差分測(cè)量方式，可測(cè)量IN1和IN2之間的電壓差。這些輸入可接受±10.5V輸入電壓，而內(nèi)部可編程增益放大器(PGA)用于提高小信號(hào)分辨率。例如，4倍增益可使ADC測(cè)量±2.625V輸入信號(hào)時(shí)達(dá)到16位分辨率。

單端測(cè)量可以將輸入配置為兩個(gè)獨(dú)立通道，并將其與IN6的2.50V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如需更高精度，可以將ADC配置為差分輸入，其中一個(gè)通道作為地電位檢測(cè)輸入。

可以改變電阻分壓器比例以適應(yīng)不同的輸入范圍，但需要采用相同比例為電路提供偏壓。例如，5:1的比例對(duì)應(yīng)±15.0V的輸入范圍和3.00V偏壓。校準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)，只需將輸入接地，并把輸入接到已知電壓，然后記錄輸出值即可?？梢圆捎眠@兩個(gè)值計(jì)算每個(gè)輸入范圍的偏壓和增益系數(shù)。

ADC輸入阻抗信號(hào)鏈設(shè)計(jì)總結(jié)

了解轉(zhuǎn)換器阻抗是信號(hào)鏈設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容?？傊?，若非真正需要，為什么要浪費(fèi)大筆資金去購買昂貴的測(cè)試設(shè)備，或者費(fèi)力去測(cè)量阻抗?不如使用數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的RC并聯(lián)組合阻抗并稍加簡單計(jì)算，這種獲取轉(zhuǎn)換器阻抗曲線的方法更快捷、更輕松。

還應(yīng)注意，工藝電阻容差可高達(dá)±20%。即使費(fèi)盡辛苦去測(cè)量任何器件的輸入或輸出阻抗，也只能獲取一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(當(dāng)然，除非測(cè)量多個(gè)批次的許多器件隨溫度和電源電壓變化的情況)。請(qǐng)使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的仿真R||C值，它提供了關(guān)于特征阻抗與頻率關(guān)系的足夠信息，由此可以設(shè)計(jì)出正常工作的信號(hào)鏈。