改进你的ADC SNR功能指标试试这款滤波器!

时间: 2025-01-31 08:37:32 |   作者: 产品展示

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  输入供给低噪声信号的问题,供给一个低噪声基准电压是平等重要。尽管基准噪声在零标度没有影响,可是在全标度,基准上的任何噪声在输出代码中都将是可见的。关于某个给定的,在零标度丈量的动态规模(DR)之所以一般比在全标度或挨近全标度丈量的信噪比(SNR)高出几个dB,原因即在于此。在ADC的SNR有或许超越140dB的过采样运用中,供给一个低噪声基准电压是很重要。如欲完成这种水平的SNR,即使是最好的低噪声基准也需求一些协助以下降其噪声电平。

  可以下降基准噪声的代替计划有几种。添加旁路电容器的巨细或在基准输出端上选用一个简略的低通 RC 滤波器不是杰出的代替计划。基准输出端上一个大的旁路电容器自身不能发生一个足够低的有用截止频率。无源 RC 滤波器自身虽可供给一个低的截止频率,可是会发生一个跟着采样频率和温度而改变的输出电压。并联多个低噪声基准的输出是一种有用的代替计划,不过这样的做法本钱贵重且功耗很大。这儿介绍的基准滤波器可在不明显危害基准准确度或温度系数的情况下发生一个低噪声基准电压,而且仅以适中的功耗和本钱就可做到这一点。

  本例中所运用的 ADC 是 LTC2508-32 (U1)。LTC2508-32 是一款具有一个低通数字滤波器的低噪声、低功率、32 位 SAR ADC,该滤波器具有 4 种引脚可选且规模从 256 至 16384的降频采样因子 (DF)。有必要选用一个低噪声、低温度漂移基准以完成 LTC2508-32 的全面功能。

  LT6202 (U4) 是一款低噪声、快速安稳运放,其具有必要的高短路电流耐受才能,以驱动 LTC2508-32 REF 引脚上所需的 47μF 旁路电容器。

  图 1 中的电路采纳 R2 和 C3 构成一个 0.8Hz 滤波器,以对基准 (U2) 的输出进行滤波。电容器 C3 应当是一个薄膜电容器。钽电容器和电解电容器具有高漏泄,因此将在 R2 的两头发生一个偏移。陶瓷电容器会出现微音器效应,这在低频条件下会导致噪声的添加。滤波输出由 U3 的高阻抗输入进行缓冲。U3 的 200pA 最大 IB 在 R2 的两头发生一个仅 2μV 的最大电压降。这与 LTC2057 的失调电压组合起来发生一个 6μV 的最大差错,与 LTC6655-5 的 0.025% (1.25mV) 最大初始准确度标准比较,这是相对微乎其微。U3 和 U4 构成了一个复合放大器,其具有 LTC2057 的低失调、失调温度系数和得到按捺的 1/f 噪声、以及 LT6202 的快速安稳特性。U1 的 REF 引脚从 C1 抽取电荷,抽取的电荷量随采样速率和输出代码而改变。U4 有必要弥补该电荷以坚持 REF 引脚电压的固定。R5 用于把 U4 和 C1 阻隔开来以改进 REF 引脚上的安稳。电压和温度额定值较高且物理尺度较大的陶瓷电容器具有较低的电压系数,然后供给一个较高的有用电容。因为这个原因,C1 应该是一个 1210 尺度和 10V 标称电压的 X7R 型陶瓷电容器。

  如表 1 所示,LTC2508-32 表现出简直像理论的运转方法,当 ADC 输入衔接在一起且 REF 引脚由 LTC6655-5 直接驱动时,降频采样因子每添加 4 倍,动态规模增大差不多 6dB。表 1 别的还显现,当 ADC 驱动至挨近全标度时,SNR 比 DR 小了多达 7.8dB (选用 LTC6655-5 直接驱动 ADC REF 引脚)。这是因为基准的噪声所造成的。选用图 1 所示电路驱动 LTC2508-32 的 REF 引脚可完成高达 6.1dB 的 SNR 改进起伏,如表 1 所示。

  比如 LTC2057 等斩波安稳式运放常常显现出坐落斩波频率及其奇次谐波的腔调。LTC2057 运用电路以把这些人为搅扰按捺在远低于失调电压。该电路与 ADC 自己的滤波器组合作业,以把任何可见腔调从运放的斩波频率中消除,如图 2 的噪声层曲线 中给出的曲线 次数据捕捉的平均值,旨在使噪声层滑润,以暴露乃至任何杂散腔调最小的痕迹。

  本文说明晰一款滤波器电路,该电路可在不危害其准确度或温度系数的情况下下降基准输出噪声,而且仅要求适中的功耗和本钱。与选用基准直接驱动 ADC 比较,把该电路的输出加至 LTC2508-32 的基准引脚,可在一个降频采样因子规模内使 32 位低噪声 ADC 的 SNR 功能指标改进多达 6.1dB。

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