驱动高精度模数转换器

对工业应用的需求不断提高。数据采集系统是这里的关键要素。它们通常用于感测温度、流量、液位、压力和其他物理量，然后将其转换为高分辨率数字信息，并通过软件转发以进行进一步处理。这样的系统需要越来越高的精度和更高的速度。这些数据采集系统由模数转换器（ADC）的一部分组成，其性能对系统具有决定性的影响。但是，ADC的输入驱动器也会影响整体精度。驱动器的任务是缓冲和放大输入信号。此外，它必须增加输入信号或产生全差分信号，以覆盖ADC的输入电压范围并满足其共模电压要求。在此过程中不得更改原始信号。可编程增益仪表放大器（PGIA）通常用作输入驱动器。在本文中，我们提出了输入驱动器和ADC的协调组合，通过它可以实现极其精确的转换结果，从而可以构建高质量的数据采集系统。

适用于高精度数据采集系统的PGIA的一个示例是LTC6373。除全差分输出外，它还提供高直流精度、低噪声、低失真（见图2）和4 MHz高带宽（增益为16）。ADC可以直接用它驱动，这就是为什么它适用于众多信号调理应用等。

图1中的电路显示了一个使用LTC6373驱动精密ADC的示例，具体而言是AD4020，这是一款具有1.8 MSPS的20位ADC。

图1.驱动精密ADC的电路示例

在该电路中，LTC6373 在输入端和输出端采用直流耦合，因此无需使用变压器来驱动 ADC。增益可通过引脚 A2/A1/A0 设置在 0.25 V/V 至 16 V/V 之间。在图1中，LTC6373用于差分输入至差分输出配置，对称电源电压为±15 V。 或者，如果需要差分输出，输入可以不对称工作。

在图1中，输出共模电压通过V设置。OCM引脚到 V裁判/2.这样，LTC6373 的输出就实现了电平转换。LTC6373上的每个输出在0 V和V之间变化裁判（异相），因此存在幅度为 2× V 的差分信号裁判在 ADC 输入端。LTC6373 上的输出和 ADC 输入之间的 RC 网络构成一个单极点低通滤波器，从而减小了在 ADC 输入端切换电容器时出现的电流峰值。同时，低通滤波器限制了宽带噪声。

图2显示了LTC6373的信噪比（SNR）和总谐波失真（THD），LTC6373在整个输入电压范围（10 V p-p）内驱动AD4020 SAR ADC（高阻态模式）。在1.8 MSPS的吞吐量和滤波电阻（R滤波器） 的 442 Ω。在 1 MSPS 或 0.6 MSPS 时，R滤波器的 887 Ω 由制造商推荐。

图2.SNR（左）和THD（右），用于利用LTC6373驱动AD4020。

LTC6373 能够利用差分输入来驱动大多数 SAR ADC，并且不需要自己的 ADC 驱动器。然而，在某些应用中，在 LTC6373 和精准 ADC 之间使用单独的 ADC 驱动器来简化 LTC6373 的瞬变并改善信号链的线性度可能是有利的。

结论

图1所示电路针对快速、高精度数据采集系统进行了优化。因此，凭借LTC6373的出色特性，可以充分利用所连接传感器的全部性能。借助ADI Precision Studio在线工具，尤其是ADC驱动器工具，ADI公司为此类放大器级、滤波器和线性电路的设计提供了额外的支持。

审核编辑：郭婷