分辨率转换器器件噪声处理

2012-02-11 13:01:23来源: 互联网
分辨率转换器存在的一些问题是电压参考噪声、稳定性,以及该参考电路驱动转换器电压参考引脚的能力。R1、C2和C3无源滤波器随电压参考噪声急剧下降。这种低通滤波器的转角频率为1.59Hz。该滤波器可减少宽带噪声和极低频噪声。附加R-C滤波器使噪声水平降至20位ADC的可控范围以内。这一结果令人鼓舞。但是,如果电流受到拉力,从ADC参考引脚流经R1,则压降会破坏转换,因为每个位判定 (bit decision) 都有一次压降。图1所示电路还是为您的16位以上的转换器提供了一款不错的解决方案。

  

16位以上ADC电压参考电路

 

  图 1 16位以上ADC电压参考电路

  图1所示电路图有一个运算放大器(op amp),旨在“隔离”C2、R1和C3低通滤波器,并为ADC的电压参考引脚提供足够的驱动力。25℃时,CMOS运算放大器 (OPA350) 的输入偏置电流为10 pA。这一电流与R1(10 kΩ)共同产生一个100 nV的恒定DC压降。这种水平的压降不会改变23位ADC的最终位判定。运算放大器的输入偏置电流随温度变化而改变,这是实际情况,但在125℃温度下您可以预计一个不超过10 nA的最大电流值,其在100℃温度范围产生100 μV的变化。

  我们需要将R1的这种压降考虑进来。该压降会增加电压参考器件的误差。假设电压参考电路的初始误差为±0.05%,且误差温度为3 ppm/℃。参考电压为4.096伏时,室温下初始电压参考误差等于2.05mV,125℃时增加1.23 mV。图1所示电路中,随着运算放大器偏移和输入偏置电流误差的变化,参考电压器件占主导地位。连接至图1所示电路的ADC,承受的误差是参考电压、R1和OPA350(增益误差)所产生误差的和。

  运算放大器驱动一个10 μF电容器 (C4) 和ADC的电压参考输入引脚。位于C4上的电荷提供ADC转换期间所需的电荷。在ADC的数据采集和转换期间,C4容量的大小为ADC的参考引脚提供一种恒定的电压参考,其通常具有约2到50 pF的输入电容。

  图1所示电路中,需要注意的最后一点。C4和运算放大器开环输出电阻 (RO) 改变放大器的开环增益(AOL) 曲线时,您可以对放大器的稳定性做折中处理。参考文献2中的讨论说明了找出这一问题的过程。基本上而言,具有较好稳定性的电路是改进运算放大器AOL曲线和闭环电压增益曲线的闭合速率为20dB的电路。

  

OPA350缓冲频率响应

 

  图2 图1所示OPA350缓冲频率响应

  该稳定电路中,极点和零点的频率位置计算如下,其中OPA350的开环输出电阻为50Ω (RO),而C4 (RESR) 的ESR为2 mΩ。

  

关键字:分辨率  转换器  噪声处理

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0211/article_14159.html
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