凌力尔特公司提供的精密ADC提供高水平的性能。 为了获得高性能,必须正确实施许多设计元素,如低噪声电源和参考,适当的旁路,接地层,快速建立驱动器和低抖动时钟。 即使其中一个元素执行不力也会严重影响ADC的性能。
在ADC参考输入端施加的电压是一个特别关键的因素。 通常为了节省金钱或电路板空间,在一个具有多个精密ADC的系统中,工程师将会试图在系统中共享一个参考,而不会缓冲每个参考输入。 没有内部参考缓冲器的ADC中的参考引脚通常不是静态节点。 当ADC经历转换过程时,REF引脚上会出现一系列毛刺,必须迅速处理以使ADC准确地转换输入信号。 如果参考电压是共享的,这些毛刺会干扰相邻ADC的转换。 即使同一类型的ADC正在同时转换,也会发生这种情况。 本文的目的是为了说明当多个精密ADC共享一个共同参考以说服读者避免这个捷径时会发生什么。
图1.两个LTC2380-24 ADC共享一个通用参考
图1的电路显示两个LTC2380-24 ADC以链模式连接,并具有一个公共参考。
LTC®2380-24是一款低噪声,低功耗,高速24位逐次逼近型(SAR)ADC,集成了数字平均滤波器。 LTC2380-24具有145dB的动态范围,采样速率可达2Msps,典型的THD为-117dB。 47μF参考旁路电容尽可能靠近ADC的REF引脚放置,以尽量提高其效能。 数据是通过图1的电路进行的,并通过去除ADC A和将ADC B的RDL / SDI输入接地来对电路进行修改。对于一个ADC和两个ADC情况,时序是相同的,以最小化任何差异 改变时间可能会导致。
采样率
如图2所示,共享参考电压会导致THD在最大采样率下降8dB。采样速率减慢到125ksps时,差值下降到仍然显着的4dB。图3的THD与输入幅度的比较表明,与单个ADC相比,共享一个参考电压会导致THD下降10dB以上,输入幅度从-20dBFS到-9dBFS不等。低于-30dBFS的输入幅度时,THD性能几乎相同。性能上最大的区别在于THD与输入频率比较图4.在41kHz的输入频率上,有2个ADC共用一个基准,THD性能开始下降。在输入频率为50kHz的情况下,两个共享一个参考电压的ADC的THD性能在-49dB的差别上,而单个ADC的-104dB。即使在低输入频率下,THD的差异总是大于7dB。
图2.一个ADC和两个ADC共享一个通用参考的THD与采样率
图3.一个ADC和两个共享一个公共参考的ADC的THD与输入幅度的关系
图4.一个ADC和两个共享一个公共参考的ADC的THD与输入频率
所提供的电路和数据旨在演示当多个高性能ADC共享相同的参考而无需每个参考输入缓冲器时发生的性能损失。 通过采样率,输入幅度和输入频率来证明显着的THD降级。 阅读完这些信息之后,希望设计精密ADC电路的任何人都能被劝说为每个使用的ADC使用一个单独的参考电压,或者使用一个公共参考电压来缓冲每个ADC参考电压输入。
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