采用差分PulSAR ADC AD7984转换单端信号

许多应用都要求通过高分辨率、差分输入ADC来转换单端模拟信号，无论是双极性还是单极性信号。本直流耦合电路可将单端输入信号转换为差分信号，适合驱动PulSAR系列ADC中的18位、1.33 MSPS器件AD7984。该电路采用单端转差分驱动器ADA4941-1 和超低噪声5.0 V基准电压源ADR435 ，可以接受许多类型的单端输入信号，包括高压至低压范围内的双极性或单极性信号。整个电路均保持直接耦合。如果需要重点考虑电路板空间，可以采用小封装产品，图1所示的所有IC均可提供3 mm × 3 mm LFCSP或3 mm × 5 mm MSOP小型封装。

图1：单端转差分直流耦合驱动器电路（原理示意图）

电路描述

AD7984的差分输入电压范围由REF引脚上的电压设置。当VREF = 5 V 时，差分输入电压范围为± VREF = ±5 V。从单端源VIN到ADA4941-1的OUTP的电压增益（或衰减）由R2与R1之比设置。R2与R1之比应等于VREF 与输入电压峰峰值VIN之比。当单端输入电压峰峰值为10 V且VREF = 5 V时，R2与R1之比应为0.5。OUTN上的信号为OUTP信号的反相。R1的绝对值决定电路的输入阻抗。反馈电容CF 根据所需的信号带宽选择，后者约为1/(2πR2CF)。20 Ω电阻与2.7 nF电容构成3 MHz单极点低通噪声滤波器。

电阻R3和R4设置AD7984的IN?输入端的共模电压。此共模电压值等于VOFFSET2 × (1 + R2/R1)，其中VOFFSET2 = VREF × R3/(R3 + R4)。电阻R5和R6设置ADC的IN+输入端的共模电压。此电压等于VOFFSET1 = VREF × R5/(R5 + R6)。ADC的共模电压（等于VOFFSET1）应接近VREF/2，这意味着R5 = R6。表1列出了适合常用输入电压范围的一些标准1%允许电阻值。

表1：适合常用输入电压范围的电路值和电压

请注意，ADA4941-1采用+7 V和?2 V双电源供电。由于各路输出的摆幅必须达到0 V至+5 V，因此正电源电压应比+5 V高数百毫伏，负电源电压应比0 V低数百毫伏。本电路选择+7 V和?2 V的电源电压。+7 V电源还能提供足够的裕量，为ADR435供电。只要AD4941-1上的绝对最大值总电源电压不超过12 V，并且满足ADR435的裕量要求，则也可以使用其它电压。

AD7984需要一个VDD 电源以及一个VIO 电源（图1未显示），后者的电压可以在1.8 V至5 V之间，取决于I/O逻辑接口电平。

本电路对电源时序不敏感。在瞬间过压条件下，AD7984输入端可以承受最高±130 mA的电流。

AD7984 SPI兼容串行接口（图1未显示）能够利用SDI输入，将几个ADC以菊花链形式连接到单个三线式总线上，并提供一个可选的忙闲指示。采用独立电源VIO 时，该器件与1.8V、2.5V、3V和5V逻辑兼容。

为了使本文所讨论的电路达到理想的性能，必须采用出色的布线、接地和去耦技术。至少应采用四层PCB：一个接地层、一个电源层和两个信号层。

所有IC电源引脚都必须采用0.01 μF至0.1 μF低电感、多层陶瓷电容(MLCC)对接地层去耦（为简明起见，图1未显示），并应遵循“了解更多信息”部分所引用IC的各数据手册中提出的建议。

有关推荐的布线方式和关键器件位置，应参考产品*估板。请在器件的产品主页上查看（见“了解更多信息”部分）。

常见变化

ADR43x系列基准电压源可以提供与ADC接口的各种不同基准电压值。

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