使用运算放大器来驱动高精度模数转换器

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user1871791 — Tue, 24 Jun 2014 15:44:35 GMT

还是需要阻抗匹配的，这个关键呢。

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yuanhang niu — Tue, 03 Jun 2014 14:23:54 GMT

模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。以前并没有注意到ADC的输入级，都是直接将输入引脚接到被测的电压端或是接RC滤波之后再接到ADC输入端，有的场合出现过情况，有的则没有出现过意外情况。以前使用ADC的时候，前端运放加一级跟随器，后端也有RC电路，但是没有考虑过R、C的值到底应该是多少。在不同速率的ADC前，使用相同的R、C值，看来这是错误的，必须按照不同ADC的参数来计算。本文提供了很多计算公式，都是以理论指导实践，受益匪浅。

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yuanhang niu — Fri, 09 May 2014 10:47:49 GMT

通过本博文，使用运算放大器来驱动高精度模数转换器需要注意几点：

1.通过电位计验证ADC运行，结果并不理想。如果在转换器的采集时间 tACQ 内稳定下来，便不会出现问题。但是，如果没有在 tACQ 内稳定到 0.5 最低有效位 (LSB) 以下，则会损耗精度；

2.选择驱动运算放大器的关键参数是其单位增益带宽，其必须为 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足够快地稳定；

3.前边运放提供了高阻抗输入,中间提供一个缓部区可快速充电,只要各参数得当,肯定可以保证结果的正确性.

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TX dong — Wed, 12 Mar 2014 14:45:23 GMT

TI的文章，特别是官方出的手册，是经过推敲的。一般很少出错。

TI工程师的水平也是可很高的。

当然，它讲的运放驱动ADC是正确的。它是在一定条件下的优选方法。

但有些引起误导的事，我也提一下：

“试图通过直接连接一个电位计到输入来验证其 ADC 的运行，如图 1 所示。这样做的结果通常让人失望，因为获得的结果并不理想。这种情况下，在 ADC 输入上看到的信号呈现出巨大的峰值，因为大输入阻抗从采样电容器吸取电流……”

这句话首先说了不适合，而只在后面轻描淡写地提出不适合的条件，这样就误导了好多人，我见过现在流行的设计中，即使对检测电流的取样电阻作AD转换，也一定要加一个运放才行！

对于一般用途，它是不适用的。

这就是本本主义与具体问题具体分析的区别，----摘自毛泽东选集

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Bob Zheng1 — Sat, 08 Feb 2014 03:00:05 GMT

很好的文章，德仪社区不愧是TI粉的技术宝库

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Kai Hu2 — Fri, 07 Feb 2014 10:57:40 GMT

这篇文章解决了我的一个困惑，也就是为什么直接连接一个电位计到输入来验证其 ADC 的运行实际值理论计算会有明显出入，以前没考虑到大输入阻抗从采样电容器吸取电流这回事！文中提到的解决方案回头试一试

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Kai Hu2 — Fri, 07 Feb 2014 10:23:56 GMT

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Susan Wang — Fri, 07 Feb 2014 07:37:37 GMT

虽然不见得会遇到和文章里一模一样的问题，但是还是学习了文章中解决问题的思路，从哪些地方入手、关键考虑因素等等。

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CHAO FENG — Mon, 27 Jan 2014 10:03:59 GMT

受教了

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YaFei Zhao — Sun, 26 Jan 2014 13:13:53 GMT

TI的运算放大器具有最新 TI 高精度设计方案的参考设计提供，可帮助工程师快速评估和定制系统：

　　· 支持最低失真高电压输入的数据采集系统;

　　· 适用于工业应用模拟输出 (AO) 的整合型电压电流输出终端;

　　· 采用隔离电阻器的电容式负载驱动器验证参考设计;

　　· 统一运算放大器压摆率限制器参考设计。

　　此外，TI 高精度设计电路还随附提供 TINA-TI™ SPICE 模型，其可实现对该电路的精确仿真与调试。

　 TI的运算放大器可充分利用 DIP 适配器评估板或通用运算放大器评估模板快速评估该器件的功能性与多功能性。

　　此外，TI的运算放大器大多数还提供 TI WEBENCH® 滤波设计器支持，该在线工具可帮助工程师在几分钟内设计、优化和仿真完整的多级有源滤波器解决方案。

其实老实说，对于TI的活动我也是热于参加。但是有的时候，感兴趣的活动才是最好的活动不是嘛，当然如果能从活动中收获到知识和肯定，那我相信这种活动肯定是大家都热于参加的。而现在就有这样一个机会摆在我的面前，让我静下心来，静静的来阅读收获一些知识。

TI一直对技术培训上面投入很多，就拿德州仪器在线技术支持社区的deyisupport来说，几乎是每天都会更新最新的技术资料，让大家浏览最新的技术前沿。

TI在州仪器在线技术支持社区上更新的博文基本上每篇都可以算的上图文并茂，很生动很形象，也很利于理解，不愧都是大师写出来的文章，虽然很基础，但是无论你是初学者还是资深的工程师，你都可以从这里学到些什么，有知识，有文化，有规范等等。所以大家应该好好的认真去读这些文字。

这里TI工程师为大家很好的讲解了高精度模数转换器ADC的细节和设计，帮助大家更好的了解高精度模数转换器ADC和使用高精度模数转换器ADC。

另外关于这本书《使用 SAR 模数转换器进行马达控制应用中的电流测量》。它不愧是大牛写的，它从排版从插图我们就可以很好的意识到这是一本很好的PDF，从细节着手为大家分享如何使用 SAR 模数转换器进行马达控制应用中的电流测量。

《设计 SAR ADC 驱动电路，第三部分：为 SAR ADC 设计优化的输入驱动电路》书中介绍到，如果运放和ADC之间直接相连，则ADC输入端的电荷注入效应将对运放的输出造成影响，加入RC组合则会解决电荷注入效应的问题。与此同时，书中对RFLT和CFLT的选择也进行了介绍，CFLT要是银云母电容或C0G电容，这些电容能够为Csh提供稳定的电压和频率性能。 CFLT 必须至少为 20x CSH，接下来利用ADC内部电阻、电容决定RFLT：最终决定的Cin和Rin的时间常数是CFLT和RFLT时间常数的70%，RFLT的阻值大小为50Ω~2KΩ。当RFLT和CFLT决定后，运放电路应该在驱动阶跃信号是也能及时稳定得到期望的精度。

高速高精度模数转换器在国际上已经有很多商用芯片, 本文分析了流水线模数转换器的主要电路模块,包括主要有采样保持电路,流水线转换级电路,电压参考电路,时钟电路,数字校正电路等,并设计了一款采用TSMC0.18μm混合信号工艺的14位1 OOM采样率的流水线模数转换器原型电路。

本文设计的模数转换器原型电路具有以下特点：考虑了包括采样开关的导通阻抗与非线性,使用了CMOS开关,栅电压自举开关等技术；考虑模数转换的高精度和高速要求设计了增益提高运算放大器；考虑电容失配等误差设计了数字校正算法,其中数字校正算法利用了数字电路灵活性高,容易实现复杂功能的特点,可以有效地抑制或校正其非理想特性。本文所设计的14位100M采样率的流水线模数转换器原型芯片中包括了电容翻转采样保持电路,流水线转换级,电压参考电路,以及数字校正电路等部分。经过校正的模数转换器系统仿真达到了70 dB以上的信噪比和90 dB以上的无杂散动态范围；在0.1%电容失配的条件下,数字校正电路可以使无杂散动态范围提高20 dB以上。

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lei duan — Tue, 21 Jan 2014 04:03:10 GMT

博文很简短，但是开头一句话“这种负载存在一些有趣的挑战”，一下子把一个很深邃枯燥的问题变得有趣起来！！

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片翼_天使 — Sat, 18 Jan 2014 07:59:00 GMT

嗯，这个方法看上去很不错！之前也有用过24位的高精度模数转换ADS1259，使用中会出现实际的与采到的值会有偏差，后面发现是运算放大器的放大比例系数会随着采样的值不同而改变，不知道这种方法能否稳定下来！？

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Maojun — Fri, 17 Jan 2014 06:21:19 GMT

基于SAR ADC的数据采集电路地设计确实不是一件容易的事情。手头上刚好有一个项目其

中一部分就是利用SAR ADC进行数据采集分析。ADC前端添加了RC滤波电路，但是效果并

不理想，在采集的时候还是会被噪声干扰。看了这篇文章，受益匪浅。

原理：即使“轨至轨”器件的输入或输出电压幅度即使达到电源电压的上下限，此时放大器也不会像常规运放那样发生饱和失真或翻转。例如，在单电源 +5V 供电的条件下，即使输入、输出信号的幅值低到接近 0V，或高至接近 5V，信号也不会发生截止或饱和失真，从而大大增加了运算放大器的动态范围。这在低电源供电的电路中尤其具有实际意义.轨至轨输入/输出特性，扩大了动态范围，避免了补偿输入级常见的交越问题，这种设计降低了失真，在整个输入电压范围内，甚至比比电源电压高 100mV 左右，实现了较高的共模抑制比(CMRR)，因此最大限度地提高了整体性能，非常适合驱动 A/D 转换器，而不会造成差分线性衰减。

参数选择计算：

选择驱动运算放大器的关键参数是其单位增益带宽，其必须为 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足够快地稳定。

为了保证所有一切都及时稳定以获得精确的信号采集，tACQ 必须为 ≥ k τ，其中k = ln(2(N+1))。τ = RFLTCFLT，外部 CFLT一般而言，1nF 较为合适。

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chen8710 — Mon, 13 Jan 2014 09:07:35 GMT

“选择驱动运算放大器的关键参数是其单位增益带宽，其必须为 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足够快地稳定。一些设计人员通常会忘记这个要求，可能选择一款比要求慢得多的运算放大器，从而得到令人失望的结果。”这是一个经验之谈，学习。

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AL CHEN — Sun, 12 Jan 2014 01:33:56 GMT

在使用上的确会忽略数模转换器(ADC)没有高阻抗输入，因此所读取的数据并不理想，学习了。