圖1中的電路采用16位、6 MSPS逐次逼近型(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和差分至差分驅(qū)動(dòng)器組合,針對(duì)低功耗下的低噪聲(信噪比[SNR] = 88.6 dB)和低失真(總諧波失真[THD]=?110 dBc)進(jìn)行了優(yōu)化。該電路非常適合于高性能多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),例如便攜式數(shù)字X射線系統(tǒng)和安保掃描儀,因?yàn)镾AR架構(gòu)在進(jìn)行采樣時(shí)不會(huì)發(fā)生采用流水線式ADC通常會(huì)出現(xiàn)的延遲或流水線延遲。6 MSPS的采樣速率可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的快速采樣,該ADC具有真正的16位直流線性度性能和串行低壓差分信號(hào)(LVDS)接口,以實(shí)現(xiàn)低引腳數(shù)和低數(shù)字噪聲。
?
驅(qū)動(dòng)器使用兩個(gè)低噪聲 (1 nV/√Hz) ADA4897-1 運(yùn)算放大器,可在低功率水平下(每放大器3 mA)保持 AD7625 ADC的動(dòng)態(tài)性能。 ADA4897-1 具有45ns的0.1%快速建立時(shí)間,非常適合多路復(fù)用應(yīng)用。
這種組合可在很小的電路板空間中,以低功耗提供業(yè)界領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)性能, AD7625 采用5 mm × 5 mm、32引腳LFCSP封裝; ADA4897-1 采用8引腳SOIC封裝; AD8031 采用5引腳SOT-23封裝。
ADA4897-1具有低失真(1 MHz頻率下的無雜散動(dòng)態(tài)范圍[SFDR] 為?93 dB)、0.1%快速建立時(shí)間(36 ns)和高帶寬(230 MHz,?3 dB,G = 1)。兩個(gè) ADA4897-1驅(qū)動(dòng)器的增益均配置為1。單極點(diǎn)2.95 MHz低通RC濾波器使用20Ω電阻和2.7 nF電容,放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)器和ADC之間。該濾波器在 AD7625 的輸入端限制運(yùn)算放大器的輸出噪聲,并且提供一些帶外諧波衰減。
通過使用配置為單位增益緩沖器的 AD8031 來緩沖 AD7625的VCM輸出電壓(標(biāo)稱值為2.048 V),設(shè)置ADA4897-1 輸出端的共模電壓。共模偏置電壓通過590Ω串聯(lián)電阻施加于輸入端。 AD8031非常適合驅(qū)動(dòng)共模電壓,因?yàn)樗哂械洼敵鲎杩梗€可在出現(xiàn)瞬態(tài)電流時(shí)進(jìn)行快速建立。
AD7625采用LVDS接口,可實(shí)現(xiàn)業(yè)界具有突破性的動(dòng)態(tài)性能,信噪比為92 dB(6 MSPS),具有16位(1 LSB)積分非線性(INL)性能。 ADR434 基準(zhǔn)電壓源(4.096 V)為低噪聲、高精度的XFET基準(zhǔn)電壓源,具有較低的溫度漂移。其源電流輸出最高達(dá)30 mA,最大吸電流能力為20 mA。
ADR434提供8引腳MSOP或8引腳窄體SOICC封裝。 AD8031 運(yùn)算放大器可將 ADR434 輸出端與 AD7625的基準(zhǔn)電壓輸入隔離開來,為REF輸入端的瞬態(tài)電流提供低阻抗和快速建立。
雙驅(qū)動(dòng)器僅需要54 mW,與135 mW的ADC功率、12 mW的基準(zhǔn)電壓源和緩沖相加,整個(gè)電路僅產(chǎn)生201 mW的總功耗。
電路使用+7 V和?2 V電源,用于 ADA4897-1 驅(qū)動(dòng)器的輸入,以最大程度降低功耗, 實(shí)現(xiàn)最佳系統(tǒng)失真性能。 ADA4897-1 輸出級(jí)是軌到軌的,采用5 V單電源供電時(shí),在150 mV和4.85 V之間擺動(dòng)。但是,范圍兩端的額外2 V裕量可以提供低失真。
圖2顯示輸入級(jí)使用+7 V和?2 V電源的電路交流性能。SNR= 88.6 dB,THD = ?110.7 dB,20 kHz輸入信號(hào)比滿量程低0.6 dB(93%滿量程)。
?
?
圖3顯示輸入級(jí)使用5 V單電源的電路交流性能。SNR = 86.7dB,THD = -101.1 dB,20 kHz輸入信號(hào)比滿量程低1.55 dB(84%滿量程)。
電源電壓從?2 V,+7 V降低至0 V,+ 5V,數(shù)據(jù)顯示SNR大約降低1.9 dB,THD大約降低9.6 dB。
單電源配置適用于系統(tǒng)沒有雙電源但仍需達(dá)到高性能的用戶。
解決方案框圖
!注意:請(qǐng)使用瀏覽器自帶下載,迅雷等下載軟件可能無法下載到有效資源。
器件 | 類型 | 描述 | 數(shù)據(jù)手冊(cè) |
---|---|---|---|
AD8032 | 低功耗放大器 ( | 2.7 V、800 μA、80 MHz軌到軌輸入/輸出雙路放大器 | 點(diǎn)擊下載 |
AD8031 | 低功耗放大器 ( | 2.7 V、800 μA、80 MHz軌到軌輸入/輸出單路放大器 | 點(diǎn)擊下載 |
AD7625 | 單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 | 16位、6MSPS、PulSAR差分ADC | 點(diǎn)擊下載 |
ADR434 | 串聯(lián)基準(zhǔn)電壓 | 超低噪聲、4.096V XFET?基準(zhǔn)電壓源,具有吸電流和源電流能力 | 點(diǎn)擊下載 |
歡迎加入EEWorld參考設(shè)計(jì)群,也許能碰到搞同一個(gè)設(shè)計(jì)的小伙伴,群聊設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和難點(diǎn)。 入群方式:微信搜索“helloeeworld”或者掃描二維碼,備注:參考設(shè)計(jì),即可被拉入群。 另外,如您在下載此設(shè)計(jì)遇到問題,也可以微信添加“helloeeworld”及時(shí)溝通。
EEWorld Datasheet 技術(shù)支持