简介
传感器输出与ADC接口的最常见问题之一是:怎么让X V到Y V的信号规模习惯ADC的输入规模。 本文介绍多种不同的装备,其运用单通道或双通道运算放大器来缩放信号并进行电平转化,以使单极性ADC的规模最大。 一般,不管单端仍是差分,单极性ADC的输入规模都是从地到VREF电压。 本文还会介绍常见全差分放大器(FDA)装备。
关于给定功率水平,FDA可完成最佳功用,但适宜的FDA并不是总能找到。不过,单通道和双通道运算放大器的挑选规模更广,可用来构建定制前端。 本文旨在介绍不同的装备,评论各种装备的用法和利害,但并不触及挑选恰当的放大器及周边无源元件等细节,由于后者须视具体情况而定。
单端/伪差分输入ADC
单端/伪差分ADC常常是低分辨率或低功用转化器,供给简略的低功耗信号链,只要一条信号途径。 可是,它并不具有差分输入的噪声按捺才能或额定信号摆幅。
单位增益驱动器
这是一种朴实的ADC驱动功用,无信号调度。 当时一级的驱动才能不行时,它为ADC供给高输入阻抗。 这种装备的噪声和功耗最低,由于没有附加电阻。 在单电源运用中,信号摆幅或许会受输入或输出放大器裕量要求的约束。 关于差分输入,可运用两个单位增益驱动器来完成高阻抗输入,拜见CN0307。
同相装备
答应给输入信号添加增益。 应留意,添加增益引起的放大器带宽下降并不影响驱动ADC输入。 这对一切装备都是如此。 实例拜见CN0042。
带衰减/增益和电平转化的反相装备(+/-5/10V输入)
经过R2/R1衰减,支撑输入电压规模超出放大器电源电压。 这能够用于规范工业+/-10V IO。 放大器输入共模电压由R3/R4分压器从基准电压取得。 设置恰当的R3/R4比值,以将信号电平转化到ADC共模电压Vref/2。 常见比值拜见下表。 ADC输入端呈现的信号反相,这能够经过数字办法来纠正。 实例拜见CN0194/CN0254。
全差分输入ADC
全差分输入ADC供给更高的分辨率和功用,但信号链也更为杂乱,功耗会添加。 差分信号链供给更好的噪声按捺才能和更大的信号摆幅(为单端ADC的两倍)。 大都差分单极性ADC要求将输入共模设置为Vref/2,以使信号摆幅最大。 这或许需求对输入信号进行电平转化。
单端至差分转化
这是差分ADC需求运用的最常见装备之一,由于传感器输出是单端信号,或许前一级是外表放大器。 以下装备显现了履行单端差分转化的不同办法及其利害。
高阻抗情况下的单端差分转化
此电路可在需求高输入阻抗的情况下履行单端差分转化,但裕量要求会进步。 该装备中,R1=R2,R3=R4,Vsig规模是0-Vref。 将R1连接到Vsig而不是第一个放大器的输出端,能够下降噪声,并使IN+与IN-之间的相位推迟匹配得更好。 其价值是R1值会设置一个阻性输入。
单电源情况下的单端差分转化
关于单电源,能够运用轨到轨输出(RRO)放大器完成单端差分转化,对裕量的影响极小。 其价值是阻性输入。 该装备中,R1=R2,R3=R4,R5=R6,输入规模是0-Vref。
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