\"驅動(dòng) ADC 輸入\"時(shí)的第一經(jīng)驗法則

工程師們喜歡通過(guò)多種方法簡(jiǎn)化設計流程。我最喜歡的是一直采用低阻抗電源驅動(dòng)模數轉換器 (ADC) 輸入。為什么我會(huì )對這種方法情有獨鐘?因為它可為精確數據采集模塊帶來(lái)諸多優(yōu)勢。

我們首先來(lái)看一種常見(jiàn)應用，其中需要將高電壓信號源進(jìn)行電平轉換，將其轉換為所需的 ADC 輸入范圍。圖 1 中的簡(jiǎn)單分壓器可用來(lái)解決該問(wèn)題，即將 +/-5V 信號電平轉換為 0-5V。該分壓器的等效阻抗 Req等于 R1 與 R2 的并行結合。

那么，這種有限電源阻抗會(huì )如何影響數據采集系統?

圖1

高電源阻抗會(huì )在數據采集過(guò)程中產(chǎn)生線(xiàn)性和非線(xiàn)性錯誤。導致數據采集系統低 SNR 及 THD 性能的主要錯誤包括：

增益錯誤：ADC 輸入端的電源阻抗與 ADC 的輸入阻抗構成分壓器。電源阻抗中的這種輸入壓降會(huì )產(chǎn)生測量過(guò)程中的增益錯誤。保持低電源阻抗有助于將這種系統錯誤保持在較低水平; 趨穩時(shí)間錯誤：要實(shí)現精確轉換，需要在數據轉換器的有效采集時(shí)間內對 ADC 輸入進(jìn)行穩固。ADC 內部的采樣電容器只允許在該采集時(shí)間內充電。ADC 輸入端的電源阻抗能夠與 ADC 的輸入電容器一起創(chuàng )建更多時(shí)間常數。因此，低通濾波器會(huì )因趨穩錯誤在采樣信號中產(chǎn)生錯誤; 失真：以上提到的由電源阻抗及輸入電容產(chǎn)生的低通濾波器問(wèn)題還會(huì )在轉換過(guò)程中造成與信號有關(guān)的失真。該失真源于電容器所固有的非線(xiàn)性，這主要取決于其所存儲的電壓情況。用來(lái)采樣輸入信號的輸入電流會(huì )在電源阻抗中產(chǎn)生錯誤電壓。對于正弦波輸入信號來(lái)說(shuō)，該錯誤不但包含諧波，而且還可加重系統失真。

當驅動(dòng)高精度數據采集系統中的 ADC 輸入時(shí)，電源阻抗的影響會(huì )非常明顯。