匹配傳感器輸出和ADC輸入范圍可能很難，尤其是要面對(duì)當(dāng)今傳感器所產(chǎn)生的多種輸出電壓擺幅時(shí)。本文為不同變化范圍的差分、單端、單極性和雙極性信號(hào)提供簡(jiǎn)便但高性能的ADC輸入驅(qū)動(dòng)器解決方案，其中所有電路采用了LTC2383-16 ADC單獨(dú)工作或與LT6350 ADC驅(qū)動(dòng)器一起工作來(lái)實(shí)現(xiàn)92dB SNR.

LTC2383-16是一款低噪聲、低功率、1Msps、16位ADC，具備±2.5V的全差分輸入范圍。LT6350是一款軌至軌輸入和輸出的、低噪聲、低功率單端至差分轉(zhuǎn)換器/ADC驅(qū)動(dòng)器，具備快速穩(wěn)定時(shí)間。運(yùn)用LT6350，0V至2.5V、0V至5V和±10V的單端輸入范圍可以很容易轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)TC2383-16的±2.5V全差分輸入范圍。

全差分驅(qū)動(dòng)

圖1顯示了用于本文所述所有電路的基本構(gòu)件。該基本構(gòu)件用于至LTC2383-16模擬輸入的DC耦合全差分信號(hào)。電阻器R1、R2和電容器C1將輸入帶寬限制到大約500kHz.電阻器R3和R4減輕ADC輸入采樣尖峰的影響，該尖峰可能干擾傳感器或ADC驅(qū)動(dòng)器輸入。

圖1：全差分驅(qū)動(dòng)電路

這個(gè)電路對(duì)于具備低阻抗差分輸出的傳感器很有用。驅(qū)動(dòng)AIN+和AIN–的共模電壓必須等于VREF/2，以滿足LTC2383-16的共模輸入范圍要求。

圖1中的電路可以是AC耦合的，以在必要時(shí)，使ADC輸入的共模電壓與傳感器相匹配。只需通過(guò)一個(gè)1k電阻器將AIN+和AIN–偏置到VCM（VCM=VREF/2）、通過(guò)一個(gè)10μF電容器將傳感器輸出耦合到AIN+和AIN–即可，如圖2所示。

圖2：AC耦合全差分驅(qū)動(dòng)電路


當(dāng)驅(qū)動(dòng)LTC2383-16這類低噪聲、低失真ADC時(shí)，選擇合適的組件對(duì)保持高性能是至關(guān)重要的。這些電路中使用的所有電阻器的值都相對(duì)較低。這可保持較低的噪聲和較短的穩(wěn)定時(shí)間。建議使用金屬薄膜電阻器，以減小由自熱引起的失真。C1采用的是NPO電容器，因?yàn)檫@類電容器的電壓系數(shù)較低，從而可最大限度地減小失真。

單端至差分的轉(zhuǎn)換

當(dāng)然，不是所有傳感器的輸出都是差分的。以下是一些用單端信號(hào)驅(qū)動(dòng)LTC2383-16的方法。

0V至2.5V單端輸入

圖3所示電路將0V至2.5V單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為全差分±2.5V信號(hào)。這個(gè)電路還具備高阻抗輸入，以便能用大多數(shù)傳感器輸出直接驅(qū)動(dòng)該電路。如圖2所示，通過(guò)AC耦合的VIN，VIN端的共模電壓可以與ADC匹配。第二個(gè)放大器的共模電壓在LT6350的+IN2引腳處設(shè)定。圖4中的32k點(diǎn)FFT顯示運(yùn)用圖3所示電路時(shí)LTC2383-16與LT6350合起來(lái)的性能。所測(cè)得的92dB SNR和-107dB THD與LTC2383-16的典型數(shù)據(jù)表規(guī)格參數(shù)緊密匹配。這表明，在信號(hào)通路中插入單端至差分轉(zhuǎn)換器后，即使引起ADC規(guī)格參數(shù)劣化，裂化程度也是極小的。

圖3：?jiǎn)味酥敛罘洲D(zhuǎn)換器

圖4：圖3電路的FFT

AMPLITUDE：幅度

0V至5V單端輸入

如果需要較寬的輸入范圍，那么可以驅(qū)動(dòng)LT6350的負(fù)輸入，從而允許由LT6350的第一級(jí)衰減輸入電壓。圖5所示電路將0V至5V單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為±2.5V的差分信號(hào)，該差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)LTC2383-16的輸入。這個(gè)電路的輸入阻抗等于R7.增大R7的值會(huì)提高輸入阻抗，從而使驅(qū)動(dòng)更加容易。這么做的代價(jià)是，如果R7增大到高于4.99k，那么噪聲和失真會(huì)略有提高，如表1所示。

圖5：0V至5V單端驅(qū)動(dòng)器

表1：0V至5V驅(qū)動(dòng)器的噪聲和失真隨輸入電阻的變化

±10V單端輸入

有些傳感器提供高于和低于地的輸出電壓。圖6所示電路將±10V的地參考單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為±2.5V差分信號(hào)，該差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)LTC2383-16的輸入。輸入阻抗仍然由R7設(shè)定。表2顯示了圖6電路的噪聲和失真隨輸入阻抗的變化。

圖6：±10V單端驅(qū)動(dòng)器

表2：采用±10V驅(qū)動(dòng)器時(shí)噪聲和失真隨輸入電阻的變化

結(jié)論

LTC2383-16是一款低功率、低噪聲、16位ADC，可非常容易地與種類繁多的傳感器輸出連接，包括范圍很寬的單極性、雙極性、差分和單端信號(hào)。