今日的模仿体系规划工程师面对许多规划应战，他们不只需求挑选正确的IC元件，还有必要精确地猜测这些元件在体系内的相互影响。从这点来看，模数转换器的规划是一个巨大应战，因为它具有有必要在体系级加以考虑的各种不同的输入采样结构。本文将评论几种通用的输入采样结构，并评论每种结构对体系其它部分的影响。
在现在许多 CMOS模数转换器中，常用的处理方法是选用开关电容器结构完成输入采样。这种输入结构的最基本方式由相对较小的电容器和模仿开关组成，如图1所示。
当开关设在方位1时，采样电容器被充电至采样节点的电压（在该例中为VS），然后开关切换至方位2，此刻采样电容器上累积的电荷被转移至采样电路的其它部分。这一进程不断重复。
上述不带缓冲器的开关电容器输入可引起严峻的体系级问题。例如，将采样电容器充电到恰当电压所需的电流有必要由衔接到模数转换器输入端的外部电路供给。当电容器切换到采样节点（图1中的开关方位1）时，对电容器进行充电需求大电流。这一瞬态电流的巨细是采样电容器容值、电容开关频率和采样节点电压的函数。
这个开关电流由下式表明：
Iin=CVf
其间，C为采样电容器的电容值，V为采样节点上的电压（本例顶用VS表明），f为采样开关进行开关操作的频率。这个开关电流会在采样节点发生较高的电流尖峰（图1）。
当规划模数转换器前端的模仿电路时，有必要考虑这个开关电流的影响。因为该电流能够经过任何电阻，所以将发生压降，在模数转换器的采样节点处发生电压差错。假如转换器的输入端有高阻抗传感器或高阻抗滤波器相连，那么这个差错将非常大。
例如，假定电阻器被放置在模数转换器的前端，以阻隔传感器并增强静电放电（ ESD）维护功用（图2）。在本例中，采样电容器的容值为10pF，开关频率为1MHz。使用上式核算可得，瞬态电流约为25？A。当这个瞬态电流经过10k？的电阻器时，采样节点上将会发生250mV的电压差错。因为采样节点或许被组织鄙人一个采样周期之前，因而这是最差情况下的近似值。该建立时刻取决于由10kΩ电阻器和采样电容器构成的RC时刻常数，以及模数转换器输入端的寄生电容。寄生电容或许是由模数转换器的导线、电路板上的走线长度以及内部MOS开关电容构成的。此外，或许需求一个外部缓冲器电路来供给必需电流，并保证采样节点能被正确设置，然后坚持转换器的线性特性。
不过，当开关频率更高时，扩大器输出阻抗将增大，因而有必要细心挑选扩大器和相关电路才干处理瞬态开关电流问题。
为尽或许减小外部电路的瞬态电流要求，能够设置一个内部缓冲器（图3）。在这个完成计划中，模仿开关构成三种不同的状况。在方位1处，采样电容器被快速充电至采样节点电压（在本例中为VS）加上（或减去）缓冲器误差（VOS）。在这一阶段，对电容器充电所需的瞬态电流由内部缓冲器电路供给。内部缓冲器可被优化规划，以便在所要求的开关频率下供给低阻抗输出，使用该开关频率可在指定时刻对电容器进行正确充电。然后，开关被重新配置，在图3方位2处构成衔接。在此阶段，采样电容器直接与模数转换器的采样节点相连。
接着，采样电容器被充电或放电，以便电容器电压与采样节点上的电压持平。此刻或许依然存在少数开关电流，但外部电路所需的电流将削减，这是因为电容器电压现已被充电至内部缓冲器的偏置电压范围内。最终，模仿开关切换到方位3处，此刻采样后的电压可被传送至采样电路的其余部分。带缓冲器的开关电容器输入能够大幅下降模数转换器外部电路的瞬态电流，这是它的长处之一。在前一个比如中，采样电容器的容值为10pF，开关频率为1MHz。假定内部缓冲器的电压偏置为10mV，这将发生仅100nA的瞬态电流，该数值比不带缓冲的采样输入的瞬态电流小250倍。
在某些情况下，一个固定或可编程增益扩大器被集成到模数转换器前端的同一个硅片中，这个扩大器不只要助于减小有必要由外部电路供给的开关电流，而且还能对模仿信号进行扩大。别的，还能够设置一个斩波安稳扩大器来减小1/f噪声，这种噪声有时也被称为“闪耀噪声”。这种低频噪声是由处理工艺固有的MOS晶体管通道中的外表态引起的。斩波能够消除1/f噪声，并减小外部电流要求。不过，因为MOS开关不匹配，电路中仍将存在少数输入瞬态电流。
不管选用何种采样架构，模数转换器都有必要完成某种方式的ESD维护。关于CMOS计划来说，一般选用箝位二极管进行ESD维护，如图4所示。箝位二极管可有用约束加在转换器内部晶体管上的电压。假如输入电压与电源轨之差超过了二极管压降（一般为0.7V），则二极管将开端传导电流并约束电压。可是，箝位二极管同样会呈现电流走漏，在规划模仿输入电路时有必要考虑这个问题。虽然这个走漏电流一般都较小，或许只要几皮安培，但该电流会跟着温度升高而按份额大幅添加。
跟着模数转换器的持续发展，体系规划工程师能充沛了解所选用的输入结构以及这种结构对外部电路的影响现已变得越来越重要。本文对一个简略的开关电容器输入结构进行了评论。开关电流要求可明显影响体系的整体功能，而外部电路有必要进行相应规划。一个集成的缓冲器或扩大器能够大幅减小开关电流，然后简化模数转换器外部的电路规划。ESD维护电路也将会影响外部电流要求，而且跟着温度改变对电流的影响也不一样。
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