A/D轉換器的輸入端的正確理解

　　許多嵌入式應用都會(huì )用到A/D轉換器。然而，如果錯誤連接了A/D轉換器輸入端的電路，就會(huì )無(wú)意識的破壞A/D轉換的測量。

　　圖1是A/D轉換器和集成采樣保持(S/H)電路的典型應用實(shí)例。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的應用，幾乎不可能出現錯誤連接。然而它確實(shí)是錯誤的，由此檢測到的A/D轉換器的數值將低于預期的數值。

　　要了解錯在哪里，我們就得先檢查采樣保持電路。如今的采樣保持電路遠比圖例中的電路要復雜得多，但基本的原理還是相同的。在采樣過(guò)程中開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，并對采樣電容進(jìn)行充電。為了保護外部電路，防止由于電容突然與自己的輸出相連而對外部電路形成沖擊，我們在片上集成了一個(gè)模擬緩沖器。我們在理論設計和圖紙設計時(shí)都會(huì )用到理想的緩沖器，但真實(shí)的電子世界里并不存在這樣的理想狀況。在這里，緩沖器更像是一個(gè)阻抗變換器，它會(huì )把自己輸出端電容量的變化轉化為其輸入端電容量的變化。

　　A/D轉換器的輸入端與一個(gè)外部放大器相連。由于采樣過(guò)程非常迅速，比外部放大器的帶寬快得多，因此無(wú)論A/D轉換器的輸入端怎樣變化，都不受外部放大器的影響。

　　圖2是一個(gè)等效電路，它使我們能夠了解整個(gè)采樣過(guò)程。在采樣發(fā)生前，PCB導線(xiàn)和芯片引腳的組合電容(CT+CP)被充電為輸入電壓VIN。在采樣時(shí)，由片上輸入緩沖器的電容與放電的采樣保持電容合并而成的(CX)，與這些組合電容處于并聯(lián)狀態(tài)，因此輸入引腳的電壓將下降。在這種情況下，唯一能向這些電容器傳遞更多電荷并抬高輸入電壓的器件就只有外部放大器，但它的反應非常遲緩。此時(shí)，輸入的電壓值會(huì )下降多少呢?

　　我們先假設某些合理值，例如(CT+CP)=5pF，CX=0.5pF。根據上面的公式計算，輸入電壓將下降到95%!

　　很明顯，通過(guò)提高依附于A(yíng)/D轉換器輸入端的電容量，就可以減輕壓降。我們先來(lái)計算一下要想使壓降低于A(yíng)/D轉換器的1/2 LSB，所需要的最小電容量。

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