不損失SNR前提下 高壓信號轉(zhuǎn)換成低壓ADC輸入

　　f-3dB = 單極點-3dB頻率

　　對于給定的ADC滿量程范圍、ADC輸入參考噪聲、運放增益，有兩個參數(shù)會影響到最終的信噪比損失：濾波器截止頻率和放大器輸入?yún)⒖荚肼暋?/P>

　　如果信號源具有低頻成分，可通過設(shè)計濾波器使其具有更高的輸入噪聲容限（在保證低功耗、低成本需求的同時，會犧牲一定的噪聲性能）。如果ADC限制了系統(tǒng)帶寬，則需要運放具有足夠低的輸入噪聲，以達到SNR的要求。

　　舉一個例子，輸入信號為±10V，而ADC滿量程輸入為5VP-P，ADC SNR為92dB。此時，放大器衰減系數(shù)是4倍（將輸入調(diào)整到滿量程）。數(shù)據(jù)手冊提供的ADC輸入噪聲是44.4nVRMS。假設(shè)濾波器截止頻率為10kHz，如果采用輸入噪聲為10nV/√Hz的運放，則損失信噪比為：

　　SNR（loss） = 0.035dB

　　如果沒有使用濾波器，ADC帶寬為10MHz，為了將SNR控制在同等水平，則要求輸入噪聲為0.3nV/√Hz，設(shè)計中很難達到這樣的要求。

　　對于同樣10MHz帶寬的ADC，如果我們允許SNR（loss） = 0.5dB，則要求運放噪聲指標為4nV/√Hz，這一點很容易做到。

　　目前，具有更高集成度、設(shè)計更靈活的解決方案允許不同信號范圍的輸入，輪訓(xùn)采集每個通道時，編程相應(yīng)通道的輸入增益優(yōu)化SNR。比如，Maxim的MAX1300系列16/14位ADC提供最多8路輸入信號，如圖5所示。MAX1300可接受雙極性輸入信號，最高±12V，只需單5V供電，由此減少了外圍器件和供電電源數(shù)，進而縮小PCB面積。

　　圖5. MAX1300 ADC具有可編程輸入量程（單電源供電支持雙極性輸入），
每個采樣可編程放大倍數(shù)，內(nèi)部基準。

　　12位MAX11131、16通道、3Msps ADC同樣提供了設(shè)計靈活性。該器件采用SampleSet（注）技術(shù)，用戶可以靈活配置模擬輸入通道的采樣順序，允許多達256種任意掃描順序（圖6）。SampleSet技術(shù)還允許以非對稱形式設(shè)置每個通道的掃描頻率，靈活處理各個通道的高/低頻信號。

　　圖6. MAX11131功能框圖，3Msps、12位、16通道ADC提供靈活的SampleSet多路輪詢功能。

　　總上所述，實際應(yīng)用中，對于給定的系統(tǒng)帶寬和SNR損失容限，可以通過加入一個比例放大器將高壓信號轉(zhuǎn)換到ADC滿量程范圍規(guī)定的低壓信號。對于多量程輸入的系統(tǒng)，采用這種方式可以有效地把不同擺幅信號輸入到一個多通道的低壓ADC。Maxim提供全面的16位到24位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器方案，并在器件內(nèi)部集成了抗混疊濾波器，非常適合這類應(yīng)用。