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逐次逼近寄存器型模数转换器输入的注意事项

逐次逼近寄存器型模数转换器输入的注意事项

您知道吗,输入信号可能会影响您如何为应用选择最佳逐次逼近寄存器(SAR)型模数转换器(ADC)?
当我们听到“输入”这个词时,有几样东西会立即跳入我们的脑海中,例如频率、幅值、正弦波、锯齿波等等,优化信号调理时,所有这些都是相关的问题。
然而,许多人未能预先考虑的一样东西是实际输入的类型。在本博客中,我将重点介绍三种类型的SAR输入:单端,伪差分和差分输入,以及如何在应用中使用这些输入。在未来的博客中,我将讨论必须记住的性能差异和一些关键的实际考虑因素,以获得最佳的输入性能。
单端输入SAR ADC
单端输入是三种输入类型中最简单的,因为ADC只有一个输入。只要信号在输入引脚指定的范围内,SAR就会相对于SAR接地将输入数字化(参见图1)。


1:单端转换示例


虽然大多数单端SAR ADC可以处理单极性信号,但一些单端SAR ADC设计可以处理幅值(A)很容易超过电源的双极性信号。有些支持单通道,而有些可以支持多个通道。使用单端ADC输入的一个常见应用是电源电压监视。
以下是图1中使用的单端输入SAR ADC的一些其他信息:
产品型号
分辨率
采样率

16位
500 kSPS

16位
200 kSPS

12位
650 kSPS

12位
200 kSPS

10位
280 kSPS

8位
280 kSPS


伪差分输入SAR ADC
伪差分SAR ADC有两个输入引脚;但是,由于当一个输入保持在固定的直流电压(通常为REF/2)而另一个输入可以接受动态变化的输入信号时,进行正确的ADC转换,因此称为“伪差分”。然后将两个输入(AINP-AINM)之间的差分信号转换为数字代码。通常,为输入变量提供+/-100mV的预留空间。图2说明了这种情况和一种独特的情况,其中固定输入(AINM)连接到信号地,使其类似于单端输入。


2:伪差分输入配置


采用此配置的一个最常见的应用是分流监测,在该应用中不仅可针对固定直流电压测量串联电阻器一侧的电压,而且还可将其转换回电流。
图2中使用的伪差分输入SAR ADC示例:

















全差分输入SAR ADC
全差分输入SAR ADC接受两个输入,其中一个输入与另一个互补(参见图3)。两个输入(VDIFF= AINP - AINM)之间的差分信号被转换。
在大多数差分输入SAR中,对ADC输入的共模电压(VCM =(AINP + AINM)/ 2)有限制,这意味着两个信号有固定直流偏置(通常为REF/2,容差为+ -100mV)。
然而,如图3所示,有一些具有唯一输入级的新SAR ADC,能够处理从0变化到REF的共模电压。这种输入被称为真差分输入。


3:全差分输入配置


全差分SAR ADC支持双极性输入和/或多通道,与单端SAR ADC类似。使用变压器输出的应用采用全差分输入SAR。
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