基于LT6018最佳驱动高分辨率SAR ADC设计

参考设计说明：DN1039

简介

LT6018是一款超低噪声（1kHz时为1.2nV /√Hz）运算放大器，具有超低失真（1kHz时为-115dB）。 它具有15MHz的增益带宽乘积，最大失调电压为50μV，最大失调电压漂移为0.5μV/°C。 这些功能组合使其适用于驱动各种高分辨率模数转换器（ADC）。 本设计手册介绍了使用LT6018驱动高速18位和20位逐次逼近寄存器（SAR）ADC时，实现最佳信噪比（SNR）和总谐波失真（THD）的电路和优化策略。

超线性20位ADC

图1显示了对DC2135A演示电路的修改，使用驱动LTC2378-20 20位SAR ADC的LT6018（替代LT1468）。 LTC2378-20具有无与伦比的2ppm线性性能。 在保持线性的同时创建差分信号的最好方法是使用该演示板上使用的LT5400中的精密匹配电阻。 设计说明1032（LT1468驱动LTC2377-20）中出现了图1所示电路的详细操作原理。

为了测量电路的线性度，将超纯正弦波输入到输入端，并在输出端计算FFT。 由此产生的THD测量可用作电路INL（积分非线性）性能的代表。 在800kHz的ADC采样率下，我们使用大约100Hz的输入频率（稍微调整以确保相干采样，减轻FFT数值限制）。

原来的演示电路包括一个直接在运算放大器之后的RC低通滤波器，以滤除过量的高频噪声。 即使在高频时，LT6018的噪声密度仍然相对较低，因此移除该滤波器可以忽略总噪声。 如果没有滤波器，由于单端至差分转换现在完全由LT5400中精确匹配的电阻控制，不受任何匹配不良的分立元件的干扰，因此线性度（由THD测量）显着提高。

LT6018的低噪声密度使其适用于需要增益的电路。 配置增益为10时，信号强度增加20dB，SNR相对于满量程降低2dB。 如果输入信号较小，则这种配置将有效的信噪比提高18dB。 正如预期的那样，线性度与放大器环路增益相同，大约减少20dB。

结果总结在表1中。

驱动高速18位ADC

LTC2387-18是一款18位SAR ADC，可采样至15Msps。 在这个采样速率下，ADC的内部采样电容连接到放大器输出小于30ns（“采集时间”）。 在此期间，放大器（和滤波器）电路必须从电荷反冲恢复并补充采样电容器的电荷，因此ADC可以在下一个转换周期中测量正确的输入电压。 仔细优化放大器和滤波器网络。