[参考译文] ADS1281：如何设计(单对差动)输入电路以获得最佳精度？

ADC 参数的目标：

数据速率>= 1k SPS

分辨率>=24位

SNR >= 120 dB

inL <= 1 ppm

预算：30美元，现货。

你好，罗伯特，

对延误表示歉意。 使用 ADS128x 系列，您的规范相当有保证，ADS128x 系列排除了针对单端输入优化的不同 ADC (或针对该问题的任何其他 ADC)。

此外，你是对的，一个泡菜差分(一个在中供应时输入 ，另一个输入变化)不会给你最佳的性能。 如果您能够达到 ADS128x 在 puesto-differential 中提供的 SNR 值的上端，我会感到很惊讶。 因此，如果可以，真正的差别就是一种方法。 我会说，原型制作和试用没有什么问题！ 它可能足够好(尽管可能不太可能)。

我还想指出分辨率和有效位数(ENOB)之间的差异。 对于1kSPS 数据速率，您将根据 SNR 值查看22位的 ENOB。 在输入阶段添加将使其变得更糟，不管怎样。 ADS1282采用了 PGA 的前端，在更高的增益下开始达到19-21位的 ENOB，而 PGA 的频谱噪声密度为5 NV/sqrt (Hz)。 我指出这一点是因为无论设计如何，您的前端都应力求低于5nV/sqrt (Hz)，以保持竞争力。 您对将与单端到差分阶段结合在一起的错误类型非常关注，因此设计将非常困难。  

我是 ADC 团队的报告员，因此我无法为您提供这种精确设计所需的建议。 让我回顾一下精密运算放大器团队，看看他们是否能提供帮助。

我要说 ，数据表确实调用了 OPA211，它可以帮助您查找类似的设备或使用 OPA211。 此外，我们还有一本包含高级电路的电路指南，例如单端到差分转换。 尽管该电路的特定运算放大器针对高速 SAR 进行了优化，但您可以通过抽象化拓扑 来了解如何为应用设计前端：https://www.ti.com/lit/slyy138  

不幸的是，这是我在技能水平上可以推荐的最好的。 我将进入运算放大器组，看看他们的评价。

最佳

Cole

编辑：还有一件事！ 告诉我们您要测量的传感器或信号，这将真正帮助运营人员团队解决问题。 因此，请务必使用这些信息进行更新。

你好，罗伯特，

ADS1281通常用于电话传感器应用，如 ADS1281数据表图56所示。  在本应用中，传感器的信号为全差分，并且该英语国家/地区靠近 ADC。  所有这些因素都有助于 ADC 模块消除噪音，同时实现高水平的英语应用分辨率。   此外，在许多这些传感器应用中，使用相同的电压参考刺激传感器，并作为比率电路中转换的电压参考。  这种比率配置可消除噪音，并有助于大幅降低电压参考的噪声影响。

正确的是，更高性能，更高分辨率的精密 ADC 包含全差分输入，并且在执行单端到差分转换时，始终会产生噪音。 前端的电阻器也会产生一些噪音和漂移。  

正如 Cole 所提到的，OPA2211可能是在1nV/sqrt (Hz)的1-kHz 下最低的噪声放大器之一。  其他可能感兴趣的低输入参考噪声设备包括 OPA210 (2.2nV/sqrt (Hz))，OPA227 (3nV/sqrt (Hz))。 全差动放大器 THP210的噪声相对较低，为3.7nV/sqtr(Hz)。   

实现~120dB SNR 性能可能很困难，但使用 OPA2211，我们可以接近+118dB 水平。 这不包括电压参考引起的任何噪音或通过电缆注入设备的任何外在噪音。

您提到数据速率为1 kSPS。  输入信号频率范围是多少？ 信号幅值和共模电压是多少？   除了噪音/分辨率外，是否还存在对直流偏移/漂移性能的担忧？ 是否有任何输入阻抗要求？  驱动采集系统的传感器或源电路是什么类型？

遗憾的是，OPA2211和其中许多产品目前已缺货，OPA1612是 OPA2211的音频版本，偏移/偏移量更高。 提供了噪音稍高的 THP210的 SOIC 封装版本。  

谢谢大家，此致，

路易斯  

您好，路易斯和科尔，

很抱歉我没有引入前端设计。 它是一款基于2级 OPAMP 的精密小直流电流放大器。 由于反馈 OPAMP 结构和低速应用，阻抗匹配不是问题(我猜)。 此外，此真双极单端前端放大器的增益和振幅是可配置的。

我的前端输出波形为锯齿形。 首先，我使用 ADC 对每个点的振幅进行采样。 然后我计算上升边缘的斜率，这代表要测量的电流。
(具体而言，我使用1ksps-data-rate ADC 来采样100Hz 锯齿波，即每周期10个点。) 直流偏移在我的斜坡测量中微不足道。
具体方案如下图所示。

根据您的建议，我将在前端和 ADC 之间插入一个低噪声单对差动转换器，并插入一个简单的 RC 抗锯齿滤波器，切断频率约为75kHz。 (请参阅数据表中的图56)。 我会尝试它是否能满足我的噪音要求。

以下是我的新问题：由于您推荐了一系列精密运算放大器，您是否建议我利用它们来实现一对差转换或缓冲输入信号？ 如果是前者，为什么您没有提到全差分运算放大器？

感谢您的专业导游！

你好，罗伯特，

我建议将噪音放大器的噪音放大器降低到最低水平以上。  

全差动放大器(FDA)或运算放大器电路均可用于执行单端到差动转换。  某些传感器需要高阻抗前端，无法直接驱动全差分放大器；因此，我们需要先询问有关您的前端电路的问题，然后再建议 FDA 或运算放大器电路。  在不同的器件中，我提到了 THP210，它是一个全差分放大器。   在这种情况下，由于您使用的是2放大器前端，因此驱动 THP210 FDA 的1kΩ Ω 输入电阻可能不会出现问题。  在全差动放大器中，THP210提供了高直流精度和极低的1/f (低频)噪声。   

请记住，在设计合理的多放大器级应用中 ，第一放大器级的噪声影响通常占主导地位。   

2个运算放大器前端输出的微伏 RMS 中预计会有什么噪音？  请分享这条线路吗？  根据 前2运算放大器阶段的噪声影响，您可能不需要这样低噪声缓冲器或单端到差动电路；您可能能够放松 ADC SNR 要求。  

谢谢大家，此致，

路易斯

你好，路易斯，

您指导 我先计算前端电路的噪声，然后选择合适的 ADC，我现在正在处理它。

我的前端电路是基于 OPAMP 的两级小型直流放大器，它要求尽可能低的 INL 和噪声参数。 它设计用于高精度仪器。
很抱歉，我现在无法提供详细的电路，但我构建了一个实用设计的噪音模型，其结果如下表所示：

(我不确定 RMS 计算中的上限频率应该是1.57×RC 滤波器或 ADC 的数字滤波器)  

ADS1281的124dB SNR (对于1000SPS)似乎是浪费性的。 但是，我不希望 ADC 过度增加我的总噪声层。 从您的专业看来，我应该放松 SNR 要求还是简化 ADC 驱动程序？ 我仍然需要超低噪声单对差分电路吗？

谢谢你们！！