SAR ADC输入的三种方式

您是否知道输入信号可能会影响为应用选择最佳逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的方式？

在我们听到“输入”两个字时，脑海里会立即浮现频率、幅值、正弦波以及锯齿波等几件事。所有这些都是优化信号调节时需要考虑的相关问题。

但是，很多人不会预先考虑的一件事是 SAR ADC 的实际输入类型。在本博客中，我将重点介绍三种 SAR 输入（单端、伪差分与差分输入）以及如何将其使用在应用中。在以后的博客中，我还将讨论性能差异以及获得最优输入性能所必须考虑的一些重要实际注意事项。

单端输入SAR ADC

单端输入是这三种输入类型中最简单的一种，因为 ADC 只有一个输入。只要馈送信号在输入引脚指定的范围内，SAR 就会针对SAR接地对输入进行数字化（见图 1）。

图1：单端转换实例

尽管大部分单端 SAR ADC 都可处理单极性信号，但一部分可用于处理幅值 (A) 可轻松超过电源的双极性信号。有些支持一个通道，有些则支持多个通道。使用单端 ADC 输入的一个常见应用是电源电压监控。

下面是有关图 1 中所用单端输入 SAR ADC 的更多信息：

伪差分输入SAR ADC

伪差分 SAR ADC 具有两个输入引脚，但被称为“伪差分”，是因为在一个输入保持为固定 DC 电压（一般是 REF/2）而另一个输入可接受动态变化的输入信号时，可产生适当的 ADC 转换。两个输入端(AINP-AINM)之间的差分信号随后可转换为数字代码。通常为输入变量提供 +/-100mV 的预留空间。图 2 就是该输入和一个独特案例（其中固定输入 (AINM) 可连接至信号接地，使其类似于单端输入类型）。

图2：伪差分输入配置

采用该配置的一个最常见应用是分流监测。在该应用中不仅可针对固定 DC 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 实例：

全差分输入SAR ADC

全差分输入 SAR ADC 接受两组输入，一组输入是另一组的有力补充（见图3）。这两组输入之间的差分信号 (VDIFF = AINP – AINM) 可转换。

在大多数差分输入 SAR 中，对 ADC 输入的共模电压 (VCM = (AINP + AINM)/2) 都有限制，其可转换为两个信号的固定 DC 偏移（一般是容差为 +/-100mV 的 REF/2）。

然而如图 3 所示，有一些更新颖的 SAR ADC 提供一个特别的输入级，其可处理可在 0 和 REF 之间发生变化的共模电压。这种输入被称为真差分输入。

图3：全差分输入配置

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

下面是关于图 3 中所使用全差分输入 SAR ADC 的更多信息：