集成低功耗输入驱动器和基准电压源的16位6 MSPS SAR ADC系统.doc

《集成低功耗输入驱动器和基准电压源的16位6 MSPS SAR ADC系统.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、集成低功耗输入驱动器和基准电压源的16位6MSPSSARADC系统　　电路功能与优势　　图1中的电路采用16位、6MSPS逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）和差分至差分驱动器组合，针对低功耗下的低噪声（信噪比［SNR］=88.6dB）和低失真（总谐波失真［THD］=−110dBc）进行了优化。该电路非常适合于高性能多路复用数据采集系统，例如便携式数字X射线系统和安保扫描仪，因为SAR架构在进行采样时不会发生采用流水线式ADC通常会出现的延迟或流水线延迟。6MSPS的采样速率可以实现多个通道的快速采样，该ADC具有真正的16位直流线性度性

2、能和串行低压差分信号（LVDS）接口，以实现低引脚数和低数字噪声。　　　　图1.驱动ADA4897-1（未显示全部连接和去耦）　　驱动器使用两个低噪声（1nV/√Hz）ADA4897-1运算放大器，可在低功率水平下（每放大器3mA）保持AD7625ADC的动态性能。ADA4897-1具有45ns的0.1%快速建立时间，非常适合多路复用应用。　　这种组合可在很小的电路板空间中，以低功耗提供业界领先的动态性能，AD7625采用5mm&TImes;5mm、32引脚LFCSP封装；ADA4897-1采用8引脚SOIC封装；AD8031采用5引脚SOT

3、-23封装。　　电路描述　　ADA4897-1具有低失真（1MHz频率下的无杂散动态范围［SFDR］为−93dB）、0.1%快速建立时间（36ns）和高带宽（230MHz，−3dB，G=1）。两个ADA4897-1驱动器的增益均配置为1。单极点2.95MHz低通RC滤波器使用20Ω电阻和2.7nF电容，放置在每个驱动器和ADC之间。该滤波器在AD7625的输入端限制运算放大器的输出噪声，并且提供一些带外谐波衰减。　　通过使用配置为单位增益缓冲器的AD8031来缓冲AD7625的VCM输出电压（标称值为2.048V），设置ADA4897-1输出

4、端的共模电压。共模偏置电压通过590Ω串联电阻施加于输入端。AD8031非常适合驱动共模电压，因为它具有低输出阻抗，还可在出现瞬态电流时进行快速建立。　　AD7625采用LVDS接口，可实现业界具有突破性的动态性能，信噪比为92dB（6MSPS），具有16位（1LSB）积分非线性（INL）性能。ADR434基准电压源（4.096V）为低噪声、高精度的XFET基准电压源，具有较低的温度漂移。其源电流输出最高达30mA，最大吸电流能力为20mA。　　ADR434提供8引脚MSOP或8引脚窄体SOICC封装。AD8031运算放大器可将ADR434输

5、出端与AD7625的基准电压输入隔离开来，为REF输入端的瞬态电流提供低阻抗和快速建立。　　双驱动器仅需要54mW，与135mW的ADC功率、12mW的基准电压源和缓冲相加，整个电路仅产生201mW的总功耗。　　电路使用+7V和−2V电源，用于ADA4897-1驱动器的输入，以最大程度降低功耗，实现最佳系统失真性能。ADA4897-1输出级是轨到轨的，采用5V单电源供电时，在150mV和4.85V之间摆动。但是，范围两端的额外2V裕量可以提供低失真。　　图2显示输入级使用+7V和−2V电源的电路交流性能。SNR=88.6dB，THD=−110

6、.7dB，20kHz输入信号比满量程低0.6dB（93%满量程）。　　　　图2.双电源（+7V，−2V）供电的AD7625和ADA4897-1，SNR=88.6dB，THD=−110.7dB，基波幅值=满量程的−0.6dB　　图3.单电源（5V）供电的AD7625和ADA4897-1，SNR=86.7dB，THD=-101.1dB，基波幅值=满量程的−1.55dB　　　　图3显示输入级使用5V单电源的电路交流性能。SNR=86.7dB，THD=-101.1dB，20kHz输入信号比满量程低1.55dB（84%满量程）。　　电源电压从−2V，+

7、7V降低至0V，+5V，数据显示SNR大约降低1.9dB，THD大约降低9.6dB。　　单电源配置适用于系统没有双电源但仍需达到高性能的用户。　　常见变化　　AD7625集成内部基准电压源，如果系统要求，还支持两个外部基准电压源。通过在REFIN引脚上施加ADR3412基准电压（1.2V）输出，可以产生基准电压，它通过片上基准电压缓冲器放大为4.096V的正确ADC基准电压值。ADR3412可使用与AD7625相同的5V模拟轨供电，并且采用片上基准电压缓冲器。　　另外，4.096V外部基准电压源（例如ADR434或ADR444）可以连接到使用

8、缓冲放大器（例如AD8031）的ADC无缓冲REF输入，如图1所示。此方法常用于多通道应用，其中的系统基准电压源由多个ADC共享。　　ADR434和ADR444配置