如何采用運算放大器來驅動高精度ADC電路

大多數高精度模數轉換器 (ADC) 都沒有高阻抗輸入。輸入信號直接通過一個開關連接到一個采樣電容器。這種負載存在一些有趣的挑戰。
有人試圖通過直接連接一個電位計到輸入來驗證其ADC的運行，如圖1所示。這樣做的結果通常讓人失望，因為獲得的結果并不理想。這種情況下，在ADC輸入上看到的信號呈現出巨大的峰值，因為大輸入阻抗從采樣電容器吸取電流，從而導致對電容器充電需要大量的電流。如果在轉換器的采集時間tACQ內穩定下來，便不會出現問題。但是，如果沒有在tACQ內穩定到0.5最低有效位 (LSB) 以下，則會損耗精度。

圖2顯示了驅動一個高精度ADC的建議電路。CSH為ADC內部的采樣電容，而RSW為采樣開關的導通電阻（通常低到可以忽略不計）。轉換器的采集時間tACQ期間，采樣開關關閉。

圖1 高源阻抗會引起精度損耗

圖2 驅動高精度ADC的建議電路

外部CFLT用于提供充電CSH所需的瞬時電流，其必須至少為20x CSH。一般而言，1nF較為合適。RFLT用于阻止驅動運算放大器承受純電容性負載。這樣，RFLT和CFLT構建起一個時間常量為τ=RFLTCFLT的RC電路。

為了保證所有一切都及時穩定以獲得精確的信號采集，tACQ必須為≥k τ，其中k=ln(2(N+1))。K為一個N位轉換器穩定至0.5LSB要求的時間常量值。由此，您可以確定最大值τ，以及RFLT的值。

選擇驅動運算放大器的關鍵參數是其單位增益帶寬，其必須為 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足夠快地穩定。一些設計人員通常會忘記這個要求，可能選擇一款比要求慢得多的運算放大器，從而得到令人失望的結果。