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高精度18位 5 MSPS 低功耗数据收集信号链

高精度18位 5 MSPS 低功耗数据采集信号链-所示电路是一款完整的18位、5 MSPS、低功耗、低噪声、高精度数据采集信号链解决方案,功耗仅122 mW。基准电压源、基准电压源缓冲器、驱动放大器和

  电路功能与优势

  图1中的电路是一款完好的18位、5 MSPS、低功耗、低噪声、高精度数据收集信号链解决方案,功耗仅122 mW。基准电压源、基准电压源缓冲器、驱动放大器和ADC供给优化解决方案,具有业界抢先的99 dB SNR和−117 dB THD。因为具有功耗低和PCB尺度小的特色,该电路合适便携式运用。

  

  图1. 18位、5 MSPS信号链(未显现一切衔接和去耦)

  电路描绘

  ADA4897-1是驱动高精度、18位、5 MSPS SAR ADC AD7960 的抱负挑选。ADA4897-1是一款低噪声(1 nV/√Hz典型值)和低功耗(3 mA)轨到轨输出放大器,带宽为230 MHz,压摆率为120 V/μs,0.1%树立时刻为45 ns。

  ADA4897-1运算放大器的输入信号经820Ω/100 pF网络过滤,该网络带宽为2 MHz。针对AD7960 ADC输入的额定过滤由33Ω/56 pF网络供给,该网络带宽为86 MHz。后一个滤波器有助于下降来自AD7960容性DAC输入的反冲,并约束进入AD7960输入端的噪声。

  电路运用+7 V和-2.5 V电源,用于ADA4897-1驱动器的输入,以最大程度下降功耗,完成最佳体系失真功能。ADA4897-1 具有轨到轨输出级,可摆幅至每供电轨的150 mV以内。+7 V 和−2.5 V电源供给的额定裕量具有超卓的失真功能。

  AD7960差分输入规模由5 V或4.096 V外部基准电压源设置。图1中,5 V基准电压源由 ADR4550供给,该基准电压源具有高精度、低功耗(950μA最大作业电流)、低噪声特性,最大初始差错为±0.02%,供给超卓的温度安稳性和低输出噪声功能。 AD8031用于缓冲外部基准电压源和AD7960的共模输出电压,合适各种运用,从高带宽电池供电体系到%&&&&&%密度要求具有更低功耗的高速体系。AD8031具有大容性负载安稳性,可驱动去耦%&&&&&%,用于最大程度下降瞬态电流引起的电压尖峰。

  AD7960数字接口运用低电压差分信号(LVDS)完成高数据传输率。用户有必要对AD7960施加LVDS CLK+/CLK− 信号,才干向数字主机传输数据。

  AD7960是一款5MSPS、18位转换器,具有±0.8 LSB INL、 ±0.5 LSB DNL、100 dB DR,功耗仅为46.5 mW。如图1所示, AD7960选用+5 V (VDD1)和+1.8 V(VDD2、VIO)电源。运用 ADP7104 和 ADP124等LDO可发生所需的5 V和1.8 V电源。

  AD7960可将一对反相模仿输入信号(IN+和IN−)的差分电压转换为数字输出信号。模仿输入IN+和IN−要求共模电压等于基准电压的一半。低噪声、低功耗放大器AD8031缓冲来自低噪声、低漂移ADR4550的+5V基准电压,还可缓冲 AD7960的共模输出电压(VCM)。ADA4897-1装备为单位增益缓冲器,以0 V至5 V相位相反的差分对(180°反相)驱动 AD7960的输入。图2显现典型积分非线性与AD7960输出代码的函数联系,并坐落±0.8 LSB的标准规模内(选用5 V外部基准电压源)。

  

  图2. AD7960典型积分非线性与输出代码的联系(5 V基准电压源)

  直方图与FFT功能

  图3中的直方图以及图4中的FFT曲线显现该电路的精细功能,选用5 V外部基准电压源。运用 EVAL-AD7960FMCZ评价板获取数据,运用Audio Precision SYS-2702作为信号源。

  

  图3. 典型直方图(5 V基准电压源)

  

  图4. 1 kHz、−0.5 dBFS输入音FFT(5 V基准电压源)

  欲检查完好原理图和印刷电路板的布局,请拜见CN-0277 规划支撑包: www.analog.com/CN0277-DesignSupport

  常见改变

  AD7961是一款16位、5 MSPS PulSAR®差分ADC,与AD7960 PulSAR®系列引脚兼容,因而假如只要求具有16位功能时,可替代图1电路中的AD7960运用。AD7960系列支撑4.096 V 或5 V外部基准电压源。EVAL-AD7960FMCZ板答应经过跳线挑选 ADR4540 (4.096 V) 或 ADR4550 (5 V) 。

  衔接基准电压源的各种选项可经过AD7960的EN[0:3]使能引脚操控,如AD7960数据手册中所述。若需0 V至5 V输入规模,则ADR4550基准电压源可与 AD8031 基准电压源缓冲器一起运用。能够经过将AD7960的使能引脚设为EN[0:3] = ‘X001’ or ‘X101’完成。

  假如需求,ADA4897-1和AD8031单通道运算放大器可用它们的双通道版别(分别为ADA4897-2和 AD8032)来替代。

  如需取得最佳的噪声和失真功能,则必要时可在电路中运用具有单位增益安稳、超低失真、1 nV/√Hz电压噪声的运算放大器ADA4899-1 (15 mA)替代ADA4897-1。

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