CN0041: 利用低失真差分ADC驱动器AD8138和5 MSPS、12位SAR ADC AD7356实现直流耦合、单端转差分转换

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概览

电路笔记PDF, 09/2010 (pdf, 98 kB)
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优势和特点
  • 直流耦合
  • 单端转差分
  • 针对高性能优化的ADC驱动器
  • 最高速度5MSPS
此电路中所用产品
    应用: 
  • 通信
  • 仪表仪器和测量

电路功能与优势

本文所述电路可对5 MSPS、12位SAR ADC AD7356的双极性输入信号进行直流耦合、单端转差分转换。该电路能够提供充足的建立时间和低阻抗,从而确保AD7356实现最高性能。

图1. AD8138作为直流耦合、单端转差分转换器来驱动AD7356差分输入(原理示意图:未显示去耦和所有连接)

电路描述

差分工作要求采用两个幅值相等、相位相差180°且以适当的共模电压为中心的信号同时驱动ADC的VINx+ 和VINx−。并非所有应用都会预先调理信号以供差分工作,因此经常需要执行单端转差分转换。对AD7356进行差分驱动的理想方法是采用AD8138之类的差分放大器。该器件可以用作单端转差分放大器或差分转差分放大器。AD8138还能提供共模电平转换。图1显示如何将AD8138用作直流耦合应用中的单端转差分放大器。AD8138的正负输出端通过一对串联电阻分别与ADC的相应输入端相连,从而将对ADC开关电容输入的负载影响降至最小。AD8138这种架构使得输出可以在很宽的频率范围内保持高度平衡,而不需要严格匹配的外部元件。图1中电路的单端转差分增益等于RF/RG,其中RF = RF1 = RF2 且 RG = RG1 = RG2。

如果所用的模拟输入源具有零阻抗,则所有四个电阻 (RG1, RG2, RF1和RF2) 应当相同。例如,如果模拟输入源具有50 Ω阻抗和50 Ω端接电阻,则RG2值应增大25 Ω以平衡输入端的并联阻抗,从而确保正负模拟输入的增益相同。此外,RF1和RF2 也需要略微增大,以补偿因RG1 和RG2增大而导致的增益损失。欲了解端接源状态的完整分析,请参考ADIsimDiffAmp交互式设计工具教程MT-076

AD7356要求驱动器具有非常快的建立时间,因为若要利用串行接口实现5 MSPS吞吐量,采集时间就必须非常短。在转换过程中,AD7356前端的跟踪保持放大器在第13个SCLK周期的上升沿进入跟踪模式。ADC驱动器必须在跟踪保持放大器返回保持模式之前建立(对于5 MSPS吞吐量、使用80 MHz SCLK的AD7356,二者相隔38 ns)。AD8138的额定建立时间为16 ns,可满足这一要求。

共模电压由AD8138VOCM引脚上施加的电压设置。在图1中,VOCM连至1.024 V电压,它由AD7356内部2.048 V基准电压源通过分压提供。如果要将AD7356的2.048 V片内基准电压源用于系统中的其它地方,则(如图1所示)REFA或REFB的输出必须先经过缓冲。OP177是基准电压源缓冲的理想选择,其精度性能在目前可用的运算放大器中最高。 请注意,图1中的AD8138采用5 V双电源供电,而AD7356的额定电源电压范围为2.5 V至3.6 V。切记,瞬态或上电情况下决不能超过AD7356的最大输入电压限制(请参考教程MT-036)。此外,该电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能,必须采用适当的布局、接地和去耦技术(请参考教程MT-031教程MT-101以及AD7356评估板布局)。

常见变化

如需降低成本,可以使用超低失调电压运算放大器OP07D代替OP177。除失调电压特性外,二者的性能相似。另外还可以选用AD8628AD8638,这两款器件具有非常高的精度和非常低的时间与温度漂移特性。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
AD7356 差分输入、双通道、同步采样、5 MSPS、12位SAR ADC AD7356BRUZ AD7356YRUZ
AD8138 低失真差分ADC驱动器 AD8138ARMZ AD8138ARZ
AD8638 16V自动调零、低漂移、满摆幅输出精密放大器,采用SOT封装 AD8638ARJZ-REEL7 AD8638ARZ
OP07D 超低失调电压运算放大器 OP07DRZ OP07DNZ
OP177 超精密运算放大器

欲获取样片,请 联系ADI公司

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