工業(yè)應用數據信號采集的新選擇

　　凌力爾特公司推出了其首款 18 位 SAR ADC LTC2379-18，該器件兼具高分辨率 (18 位)、高速度 (1.6Msps)、高 SNR (101dB) 和低功耗 (18mW)，非常適合于高性能醫療、工業(yè)及汽車(chē)應用的要求。

　　適用領(lǐng)域

　　典型的工業(yè)信號鏈路 (圖 1) 由傳感器 (用于監視諸如壓力、溫度、電壓或電流等模擬輸入)、放大器和濾波器 (負責對輸入進(jìn)行放大和濾波)、ADC (用于將重要的輸入信號轉換為數字格式) 以及數字信號處理器或微控制器 (負責處理數字信號) 組成。高準確度系統需要使用高分辨率 ADC 來(lái)對輸入信號進(jìn)行較為精細的數字化處理。另外，ADC 還必須要能在盡可能不增加信號鏈路噪聲的情況下快速完成轉換操作。LTC2379-18 的 18 位分辨率可提供系統所需的準確度和分辨率，并實(shí)現采樣速率高達 1.6Msps 的高速運作。該器件給信號鏈路帶來(lái)的噪聲或功耗的增加極少，并提供了這些系統所要求的單觸發(fā)轉換。

　　圖 1：工業(yè)信號鏈路

　　LTC2379-18 的獨特性何在? 是什么使其與市面上的其他同類(lèi)產(chǎn)品截然不同?

　　LTC2379-18 是凌力爾特公司的首款 18 位 SAR ADC，該器件擁有無(wú)可比擬的 101dB SNR 性能以及突破性的全新數字增益壓縮功能。在一個(gè)具有 18 位和 16 位分辨率以及 250ksps至高達 2Msps 速度范圍的高性能 SAR ADC 系列中，LTC2379-18 是旗艦產(chǎn)品。同類(lèi)競爭的 18 位 2Msps SAR ADC 在其最大采樣速率下具有一個(gè)延遲周期，這意味著(zhù)第一次轉換包含無(wú)意義的數據且應忽略。與 1.6Msps 的 LTC2379-18 相比，它們事實(shí)上是 1.5Msps 無(wú)延遲的 18 位 SAR ADC。

　　無(wú)與倫比的性能

　　LTC2379-18 的 101dB SNR 比最為接近的同類(lèi)競爭產(chǎn)品高出 4dB，從而使其成為市場(chǎng)上性能最佳的 18 位 SAR ADC，采樣速率可達 1.6Msps。高 SNR 為信號處理鏈路提供了更加寬廣的動(dòng)態(tài)范圍和更大的噪聲裕量，因而有助于放寬系統設計限制。圖 2 示出了 LTC2379-18 的 FFT 曲線(xiàn)圖 (工作于 18 位分辨率和 1.6Msps 采樣速率)。該高速 SAR ADC 的極低噪聲層在系統設計中提供了異常出色的靈活性。多個(gè)相互抵觸的因素影響著(zhù) ADC 的設計，而且通常需要在 ADC 噪聲與速度指標之間進(jìn)行權衡取舍。相比于較高速度的 ADC，速度較低的 ADC 往往能夠保持較低的操作噪聲。LTC2379-18 實(shí)現了高速度和高性能并提升了 SAR ADC 的標準，從而將有助于設計人員設計出先前并不可行的系統。

　　圖 2：LTC2379-18 的 FFT 曲線(xiàn)圖

　　解讀數字增益壓縮

　　傳統的高分辨率 SAR ADC 信號鏈路常常要求 ADC 驅動(dòng)器進(jìn)行單端輸入至差分輸出的轉換，旨在拓展動(dòng)態(tài)范圍。這些 ADC 驅動(dòng)器由一個(gè)正電源和負電源來(lái)供電，其中負電源必需在驅動(dòng)器中維持優(yōu)良的失真性能，這是因為輸出晶體管需要幾十 mV 的電壓以保持高線(xiàn)性度。負電源軌不僅消耗功率，而且其產(chǎn)生以及在整個(gè) PCB 上的布線(xiàn)都很麻煩。面對這些限制條件，具功耗意識的設計一般通過(guò)衰減輸入信號來(lái)免除驅動(dòng)器的負電源。通過(guò)零標度和全標度代碼的延遲，這些設計降低了對 ADC 驅動(dòng)器放大器的輸出擺幅要求。然而，在諸如控制系統等多種應用中，失去在靠近轉移函數邊界的地方生成代碼的能力可能會(huì )帶來(lái)不便，因為該信息可以是很重要并用于檢測超出調節范圍的狀況。

　　圖 3：數字增益壓縮功能

　　為了克服上述的基本限制，LTC2379-18系列配備了一種獨特的數字增益壓縮 (DGC) 功能。當啟用時(shí)，ADC 將執行一種數字定標功能，把零標度代碼從 0V 變換至 0.1 * VREF，并把全標度代碼從 VREF 變換至 0.9 * VREF。對于 5V 的典型基準電壓，輸入范圍將為 0.5V 至 4.5V，這為從單 5V 電源來(lái)給驅動(dòng)放大器供電提供了足夠的空間。如圖 3 所示，DGC 功能允許 ADC 產(chǎn)生包括零標度和全標度在內的所有代碼 (例如：對于一個(gè) 18 位 ADC，共有218 = 262,144 個(gè)代碼)，同時(shí)降低對 ADC 驅動(dòng)器放大器的輸出擺幅要求。