模/数转换器(ADC)电路规划中，特别是当体系规划人员需求处理各种摆幅的电压信号时，很简略发生的一个误区是缩小输入信号规模，以习惯ADC的满量程规模，这将大大下降信噪比(SNR)。归纳来看，相关于高压ADC，低压(5V或许更低) ADC的挑选规模更宽。高电源电压一般会导致大的功耗，电路板规划也愈加杂乱，例如，需求运用更多的去耦电容。这篇运用笔记评论了因为信号缩小所引起的SNR丢失，怎么量化这些丢失，以及怎么减小这些丢失。
许多传感器或体系输出为高压或双极性耗费，比方，常见的±10V。当然，能够经过一些简略的办法将这些信号送入ADC，从而运用高压ADC处理这些宽规模输入信号，不会形成SNR丢失。这些计划一般需求额定的高压电源，以满意输入量程及较大功率的需求(图1所示)。这些高压ADC一起也约束了信号调度(运放)计划的运用。假如信号需求复用高压和低压输入，实践电路的本钱将更高(图2)。
图1：MX574A高压ADC能够支撑较大的输入信号量程，但也耗费较高功率。为了完成这个计划，有必要选用±15V双电源和+5V单电源供电。
图2：多路复用、双极性高压输入ADC体系。
也能够运用一个输入运放，将信号缩小到低压ADC的满量程规模。该信号调度电路能够连接到一个独自的模仿开关输进口(如图3)，将一切信号都约束在ADC输入规模以内。
图3：选用单片MAX11100低压ADC和复用器处理高压输入。
选用运放缩小信号电压规模时，能够将运放噪声等效为运放的输入噪声。这儿主要有两个噪声源：运放参阅输入噪声和紧缩信号发生的ADC输入参阅噪声。这两个噪声源组合成一个二次方程。此外，扩大器噪声经过ADC输入带宽以及运放和ADC输入之间的抗混叠滤波器滤波，如图4所示。
图4：份额运放引进噪声，但该噪声经过RC滤波和ADC输入网络滤波。
体系SNR(运放输入前端)公式为：
其间：
vnADC= ADC的输入RMS噪声
vnOPA= 运放的输入噪声
f-3dB= 单极点-3dB频率
关于给定的ADC满量程规模、ADC输入参阅噪声、运放增益，有两个参数会影响到终究的信噪比丢失：滤波器截止频率和扩大器输入参阅噪声。
假如信号源具有低频成分，可经过规划滤波器使其具有更高的输入噪声容限(在确保低功耗、低本钱需求的一起，会献身必定的噪声功用)。假如ADC约束了体系带宽，则需求运放具有足够低的输入噪声，以到达SNR的要求。
举一个比方，输入信号为±10V，而ADC满量程输入为5VP-P，ADC SNR为92dB。此刻，扩大器衰减系数是4倍(将输入调整到满量程)。数据手册供给的ADC输入噪声是44.4nVRMS。假定滤波器截止频率为10kHz，假如选用输入噪声为10nV/√Hz的运放，则丢失信噪比为：
SNR(loss) = 0.035dB
假如没有运用滤波器，ADC带宽为10MHz，为了将SNR控制在平等水平，则要求输入噪声为0.3nV/√Hz，规划中很难到达这样的要求。
关于相同10MHz带宽的ADC，假如咱们答应SNR(loss) = 0.5dB，则要求运放噪声目标为4nV/√Hz，这一点很简略做到。
现在，具有更高集成度、规划更灵敏的解决计划答应不同信号规模的输入，轮训收集每个通道时，编程相应通道的输入增益优化SNR。比方，Maxim的MAX1300系列16/14位ADC供给最多8路输入信号，如图5所示。MAX1300可接受双极性输入信号，最高±12V，只需单5V供电，由此减少了外围器材和供电电源数，从而缩小PCB面积。
图5：MAX1300 ADC具有可编程输入量程(单电源供电支撑双极性输入)，每个采样可编程扩大倍数，内部基准。
12位MAX11131、16通道、3Msps ADC相同供给了规划灵敏性。该器材选用SampleSet?技能，用户能够灵敏装备模仿输入通道的采样次序，答应多达256种恣意扫描次序(图6)。SampleSet技能还答应以非对称方法设置每个通道的扫描频率，灵敏处理各个通道的高/低频信号。
图6：MAX11131功用框图，3Msps、12位、16通道ADC供给灵敏的SampleSet多路轮询功用。
综上所述，实践运用中，关于给定的体系带宽和SNR丢失容限，能够经过参加一个份额扩大器将高压信号转换到ADC满量程规模规则的低压信号。关于多量程输入的体系，选用这种方法能够有效地把不同摆幅信号输入到一个多通道的低压ADC。Maxim供给全面的16位到24位数据转换器计划，并在器材内部集成了抗混叠滤波器，十分合适这类运用。
