市场上的大多数高精度模数转化器都具有一个电容性‘采样与坚持’片上放大器，其需求在每次转化前进行再充电。因而，一般选用外部运算放大器。不幸的是，采样电容器会下降放大器的稳定性，因而，放大器会在其输出显现低电平振铃。然后很难在十分短的时刻内（400毫微秒）为采样电容器进行再充电使其到达十分高的精度 （40 V）。本文将对此问题进行解说，并阐明怎么优化模仿前端。
大部分模数转化器的输入均可连接到采样电容器。在进行转化之前，电容器充电可到达输入电压（参见图1a）。输入开关封闭。在t0时，经过翻开输入开关坚持信号（图1b）。现在，转化器能够处理信号了。电容器（包含开关）一般称为‘采样与坚持阶段。
图1：a） 采样及 b） 坚持输入信号期间的采样与坚持阶段
模数转化器的规划人员有必要确认此电容器的容量。电容器容量越大，采样噪声（kT/C噪声）越低。不过，电容器需求在转化器的采样期间（收集时刻）再充电。以下比如阐明进行此操作的难度。
德州仪器公司 （TI） 推出的 ADS8361 是一款 500kHz的16 位模数转化器。其采样电容器的容量是20pF，收集时刻大约为 400 ns。信号应至少树立到最低有用位 （LSB） 巨细的一半，其能够依据满量程 （FSR） 进行核算：
1 LSB = FSR / 216
也能够运用此数据核算再充电进程所需的带宽 （f3dB）：在收集时刻内 （Ta=400ns），运算放大器有必要树立到 LSB 的一半，关于16位转化器来说，其为满量程 （FSR）） 的1/216+1。假如输入信号Vin 在一次转化期间依据FSR改动到下一次转化，并且再充电是一阶指数曲线的话，则在电容器（Vc）的输入端收到以下电压：
假如驱动运算放大器的输出电流遭到约束，则树立与时刻不是指数联系，而是时刻线性联系，运算放大器转化（图2）。这会添加树立时刻。
图2：再充电电容性负载运算放大器的树立行为 （Settling behaviour）
再次假定两次转化输入信号的变量是满量程。关于 ADS8361 来说即为 5V。假如转化选用一半收集时刻，则运算放大器的转化率 （SR） 有必要至少为：
SR = 5V/0.2us=25V/us。
并且最大输出电流有必要大于：
不幸的是，大多数放大器都存在电容性负载方面的问题。电容器旨在下降驱动放大器的相位裕度，并使其变得不稳定。因而，放大器的输出一般会呈现某些振铃（图3）。
图3：振铃放大器的树立行为
其振铃一般很小，运用示波器不能观察到，可是运用模数转化器能够丈量到。因而，DC 输入电压需求被施加到驱动运算放大器。在转化器的输入代码随不断添加的收集时刻振动时，则很或许放大器存在振铃。
为了避免放大器发生振铃，需求从电容器断开放大器。这能够经过在放大器与电容器之间放置电阻来完成（图4）。
图4：转化器的模仿前端
电阻的最大值 （Rmax） 能够运用在式 （1） 中核算得到的时刻常数τ来核算：
τ = Rmax * C
Rmax =τ/ C = 1.7k Ω
请注意，代替电阻能够运用 RC 组合。此情况下，有必要为上式中的内部电容器 C 添加一个外部电容器 Cex。别的，需求添加模数转化器的输入电阻 （ADC），其在大部分情况下都能够被疏忽，因为转化器的输入电阻只需几欧姆。
此电阻能够带来其他优势，只需最大输出电流高于以下值，放大器就不会再转化：
Imax = FSR/R （= 5V/1.7k = 2.90mA）。 （3）
这使其树立行为更具有可猜测性。
假如谐波失真 （THD） 是运用的重要标准的话，则最大电阻或许会遭到运用的约束。
电阻器与采样电容器一起构成了一个低通滤波器。因而，在模数转化器的输出代码中只能看到低于公式 （2） 所核算的3dB频率的体系噪声的频谱。
别的，驱动放大器也会添加运用的噪声。为了保证其噪声不高于体系噪声，其总的均方根噪声应小于转化器的噪声。假定转化器的均方根噪声大约为 30uV。其与180uV 的峰至峰噪声相关（大约 ADS8361的2.5LSB）。运用公式 （2） 所核算的4.7MHz 带宽，放大器的噪声应该低于：
噪声 = 30uV/sqrt （4.7MHz） = 13.8nV/sqrt （Hz）
请注意，这仅仅一种大略预算。因为低通滤波器只以20dB/十进制下降，运用模数转化器能够看到某些高于 3dB 的噪声。为了更好的预算，频率需求乘以 1.5。别的， ADS8361 具有差分输入。因而，会在正、负输入端注入噪声，其在算式中添加一个 sqrt（2） 因数：
噪声 = 30uV/（sqrt（2）*sqrt （4.7MHz*1.5） = 8nV/sqrt （Hz）。 （4）
此噪声与放大器的带宽无关（假如其带宽高于 3dB））。
关于 ADS8361 来说，能够运用 TI的 OPA227 放大器，为了添加裕度，外部电阻应低于 1.7kΩ（大约 1.2kΩ）。现在，放大器的一致增益带宽应等于或大于 RC （f3dB， RC = 1/（2πRC） = 6.6MHz） 3dB。最大输出电流应至少为 4.2mA（公式（3）），噪声应低于 6.7nV（公式（4））。OPA227 能够满意一切要求，并且以合理的价格供给杰出的偏移。OPA227 还能够为差分输入或多信道运用供给双运放或四运放版别。
模数转化器需求适宜的模仿前端。假如不仔细挑选的话，就有或许添加噪声，呈现低电平振动，偏移会改动，并且也会影响线性。本文为优化模仿前端供给了攻略，包含放大器的外部电阻、带宽及噪声。重要的是要紧记，某些运用或许会存在一些在这里没有考虑到的十分特别的要求。
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