高精度 18 位 5MSPS 低功耗数据采集信号链

2017-08-18 74 0

电路功能与优势:图 1 中的电路是一款完整的 18 位、5MSPS、低功耗、低噪声、高精度数据采集信号链解决方案,功耗仅 122mW。基准电压源、基准电压源缓冲器、驱动放大器和 ADC 提供优化解决方案,具有 99dB SNR 和 -117dB THD。由于具有功耗低和 PCB 尺寸小的特点,该电路适合便携式应用。

高精度 18 位 5MSPS 低功耗数据采集信号链

图 1 18 位、5MSPS 信号链(未显示所有连接和去耦)

高精度 18 位 5MSPS 低功耗数据采集信号链

电路描述:ADA4897-1 是驱动高精度、18 位、5MSPS SAR ADC AD7960 的理想选择。ADA4897-1 是一款低噪声(1nV/√Hz 典型值)和低功耗(3mA)轨到轨输出放大器,带宽为 230MHz,压摆率为 120V/μs,0.1% 建立时间为 45ns。

ADA4897-1 运算放大器的输入信号经 820Ω/100pF 网络过滤,该网络带宽为 2MHz;针对 AD7960 ADC 输入的额外过滤由 33Ω/56pF 网络提供,该网络带宽为 86MHz;后一个滤波器有助于降低来自 AD7960 容性 DAC 输入的反冲,并限制进入 AD7960 输入端的噪声。

电路使用 +7V 和 -2.5V 电源用于 ADA4897-1 驱动器的输入,以最大程度降低功耗、实现最佳系统失真性能。ADA4897-1 具有轨到轨输出级,可摆幅至每供电轨的 150mV 以内,+7V 和 -2.5V 电源提供的额外裕量具有出色的失真性能。

AD7960 的差分输入范围由 5V 或 4.096V 外部基准电压源设置。图 1 中,5V 基准电压源由 ADR4550 提供,该基准电压源具有高精度、低功耗(950μA 最大工作电流)、低噪声特性,最大初始误差为 ±0.02%,提供出色的温度稳定性和低输出噪声性能。AD8031 用于缓冲外部基准电压源和 AD7960 的共模输出电压,适合各种应用,从高带宽电池供电系统到元器件密度要求具有更低功耗的高速系统;AD8031 具有大容性负载稳定性,可驱动去耦电容,用于最大程度降低瞬态电流引起的电压尖峰。

AD7960 的数字接口使用低电压差分信号(LVDS)实现高数据传输率,用户必须对 AD7960 施加 LVDS CLK+/CLK- 信号,才能向数字主机传输数据。

AD7960 是一款 5MSPS、18 位转换器,具有 ±0.8LSB INL、±0.5LSB DNL、100dB DR,功耗仅为 46.5mW。如图 1 所示,AD7960 采用 +5V(VDD1)和 +1.8V(VDD2、VIO)电源,使用 ADP7104 和 ADP124 等 LDO 可产生所需的 5V 和 1.8V 电源。

AD7960 可将一对反相模拟输入信号(IN+ 和 IN-)的差分电压转换为数字输出信号,模拟输入 IN+ 和 IN- 要求共模电压等于基准电压的一半。低噪声、低功耗放大器 AD8031 缓冲来自低噪声、低漂移 ADR4550 的 +5V 基准电压,还可缓冲 AD7960 的共模输出电压(VCM)。ADA4897-1 配置为单位增益缓冲器,以 0V 至 5V 相位相反的差分对(180° 反相)驱动 AD7960 的输入。图 2 显示典型积分非线性与 AD7960 输出代码的函数关系,并位于 ±0.8LSB 的规格范围内(采用 5V 外部基准电压源)。

高精度 18 位 5MSPS 低功耗数据采集信号链

图 2 AD7960 典型积分非线性与输出代码的关系(5V 基准电压源)

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