作者： Lokesh Ghulyani

一個(gè)逐次逼近寄存器 （SAR） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 通常需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)其模擬輸入，以獲得所需的精度效果。但是在較低數(shù)據(jù)吞吐量和較低分辨率應(yīng)用中，你也許不需要驅(qū)動(dòng)器。讓我們來(lái)看一看SAR ADC的采樣過(guò)程和模擬輸入結(jié)構(gòu)來(lái)了解驅(qū)動(dòng)器的要求。

SAR ADC的模擬輸入是一個(gè)采樣開關(guān)、一個(gè)電阻器和采樣電容器的組合。圖1顯示針對(duì)一個(gè)SAR ADC的模擬輸入結(jié)構(gòu)。

圖1

采樣開關(guān)在一定的時(shí)間周期tACQ（采集時(shí)間）內(nèi)關(guān)閉以獲得輸入信號(hào)，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程期間打開。采樣相位期間，通過(guò)在模擬輸入源和采樣電容器之間傳遞電荷將采樣電容器充電至輸入電壓。對(duì)于分辨率為N位的ADC，在采集時(shí)間內(nèi)，采樣電容器上的電壓應(yīng)該穩(wěn)定在 （VIN- ± ? LSB） 范圍內(nèi)。

在這里：

VIN是需要被采樣的模擬輸入電壓

1 LSB是針對(duì)N位ADC的LSB大?。▎挝环兀?/p>

通常情況下，最好在SAR ADC的輸入前面放置一個(gè)RC濾波器。這樣做是為了在采樣相位期間為采樣電容器充電，并且減少在這個(gè)期間模擬源上出現(xiàn)的電壓毛刺脈沖。圖2顯示了一個(gè)用于由模擬源驅(qū)動(dòng)的SAR ADC模擬輸入的簡(jiǎn)化電路。

圖2

此模擬源在采樣瞬間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓毛刺脈沖。

通常將CFLT的值選擇為采樣電容器電容值的20到60倍。

模擬源的輸出阻抗在采樣相位期間的輸入電壓穩(wěn)定方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。輸入電壓穩(wěn)定所需要的時(shí)間 （tsettle） 隨著模擬源輸出阻抗的增加而增加。

要實(shí)現(xiàn)N位的精度，tsettle ≤ tacq。

下方圖3中的波形顯示了吞吐率100KSPS的SAR ADC在使用不同的ROUT所獲得的穩(wěn)定時(shí)間。

圖3

圖3顯示出輸出阻抗1500歐姆的模擬源（實(shí)例I）不能在ADC的采樣時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸入信號(hào)，但是輸出阻抗為500歐姆的模擬源（實(shí)例II）能夠滿足ADC的采樣時(shí)間要求。所以，實(shí)例I需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器在SAR ADC的采集時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸入信號(hào)，而實(shí)例II不需要。

采集時(shí)間通常取決于SAR ADC的吞吐率，吞吐率的減少會(huì)導(dǎo)致更高的采集時(shí)間。對(duì)于實(shí)例I也一樣，在吞吐率少于100kSPS的情況下，也許就不需要驅(qū)動(dòng)器了。

結(jié)論：在較低吞吐率時(shí)，較低分辨率SAR ADC的驅(qū)動(dòng)不需要放大器。隨著SAR ADC分辨率的增加，穩(wěn)定時(shí)間也增加，而隨著吞吐率減少，采集時(shí)間減少，所以分辨率和吞吐率較高的SAR ADC需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)減少穩(wěn)定時(shí)間并實(shí)現(xiàn)所需的精度。

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