AN-1526: 16位、6 MSPS PulSAR ADC AD7625的高速、精密、差分交流耦合驱动电路

电路功能与优势

本应用笔记介绍一种用来将交流耦合差分输入信号驱动到16位、6 MSPS PulSAR®差分模数转换器(ADC) AD7625的方法。该电路能够提供充足的建立时间和低失真,从而确保AD7625实现高性能。它利用AD7625的缓冲共模电压(VCM)输出电压来设置各放大器的共模电平。

电路描述

AD7625所施加的信号源必须经过缓冲,以便驱动AD7625开关电容前端,并保持低失真。各输入端利用ADA4899-1提供所需的驱动、失真和建立时间,来驱动AD7625实现高性能。

图1显示差分交流耦合源的信号彼此相差180°,并且每个输入端的电压以地为中点摆动。测试设置通过Audio Precision AP2700系列发生器来产生差分输入信号。利用2个10 μF NP0电容将信号耦合至驱动器电路。2个ADA4899-1放大器采用单位增益同相配置相连(ADA4899-1为单位增益稳定型),以便调理AD7625的模拟输入,从而与转换器开关电容瞬变实现充分隔离,同时设置正确的共模输入电压。对于AD7625,共模电压为内部基准电压的一半,即REF/2,其中REF = 4.096 V。

图1. AD7625 ADC的交流耦合差分驱动电路(原理示意图:未显示所有连接和去耦)

AD7625的VCM输出引脚很有用,可以提供等于AD7625内部所用基准电压一半的电压。该VCM输出利用轨到轨放大器AD8031进行缓冲,从而为模拟输入放大器提供精密共模电压。

请注意,ADA4899-1的FEEDBACK引脚与其输出引脚内部相连,从而将寄生电容和电感降至最小。ADA4899-1还有一个散热用裸露焊盘,建议将其与接地层进行电气连接。

为使ADA4899-1运算放大器的输出端具有足够的裕量,两个器件均采用+7 V和-5 V电源供电,以确保输出可以达到4.096 V和0 V。由于放大器与ADC以不同电源电压工作,因此如教程MT-036所述,ADC输入端建议使用保护电路。

为使本笔记所讨论的电路达到理想性能,必须采用出色的布局、接地和去耦技术(请参考教程MT-031和教程MT-101)。建议至少采用四层印刷电路板(PCB):一层为接地层,一层为电源层,另两层为信号层。AD7625数据手册中也有该器件布局和去耦做法的相关信息。

图2和图3显示利用该电路所获得的出色失真与噪声性能。

图2. 2 kHz输入信号音和6 MSPS采样速率时的快速傅立叶变换(FFT)输出
图3. 2 kHz输入信号音和6 MSPS采样速率时FFT的展开图

参考文献

教程MT-031,实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团,ADI公司。

教程MT-036,运算放大器输出反相和输入过压保护,ADI公司。

教程MT-074,精密ADC用差分驱动器,ADI公司。

教程MT-075,高速ADC用差分驱动器概述,ADI公司。

教程MT-101,去耦技术,ADI公司。