0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何计算集成斩波放大器的ADC失调误差和输入阻抗?

5NwT_Exc 来源:亚德诺半导体 作者:亚德诺半导体 2021-05-17 16:05 次阅读

典型DPD应用

典型DPD应用模数转换器ADC)中集成的缓冲器和放大器通常是斩波型。有关这种斩波实现的例子,可参见AD7124-8 和AD7779数据手册。需要这种斩波技术来最大程度地降低放大器的失调和闪烁噪声(1/f ),因为与其他工艺(如双极性工艺)相比,CMOS晶体管噪声高,难以匹配。通过斩波,放大器的1/f和失调转换到较高频率,如图1所示。

95f58f00-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图1. 闪烁噪声(1/f )与斩波

在斩波转换过程中,开关的电荷注入会引起电流尖峰,进而使施加于ADC输入端的电压产生方向不定(流入和/或流出)的下降或尖峰。压降与连接到ADC输入段的传感器的输出阻抗成比例。

平均电流值

一般而言,数据手册不会提供电流峰值,因为它难以测量,而且不会增加任何有意义的信息。该信息之所以无意义,是因为缓冲器的斩波频率高于ADC的输入信号带宽。因此,输入引脚上添加的低通滤波器(用来消除高于奈奎斯特频率的频率或信号音,或用来降低耦合噪声)会对峰值电流进行平均,如图2所示。

9617856a-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图2. 输入电流与时间的关系

用电流表测量输入电流,一端连接到VDD/2,另一端连接到ADC的模拟输入引脚。

如果电流表连接到其中一个电压轨,由于输入电压裕量的关系,测得的电流可能高于数据手册中的规格值。

输入电流与输入阻抗的关系

输入阻抗规格对精确计算直流误差没有帮助,因为与ADC内部输入阻抗引起的负载效应相比,输入偏置电流是最主要的贡献因素。

有两个规格与输入偏置电流相关:绝对电流和差分电流。绝对值(IABSOLUTE)是在任意模拟输入引脚测得的输入电流。差分输入电流(IDIFFERENTIAL)是在模拟输入引脚对之间测得的电流差。这仅适用于差分输入ADC。

如何计算直流误差

输入电流产生一个失调电压(VOFFSET),后者与连接到输入引脚的阻抗直接相关。

如图3所示,产生的失调电压一般为:

9631c376-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

9639ed08-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图3. 漏电流引起的压降

如果用运算放大器等低阻抗源驱动模拟输入引脚,误差将不很明显。

ADC测得的误差取决于施加的输入信号类型,例如是真差分输入信号还是伪差分/单端输入信号。

对于真差分输入信号,假设输入电阻(R)完全匹配,那么ADC测得的误差将是由模拟输入引脚对之间的差分输入电流引起,如下式所示:

966a55ce-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

其中,VADC为ADC输入电压。

9673fb74-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图4. 差分输入ADC

如果电阻不是完全匹配,则在差分输入电流贡献之外,电阻不匹配也会产生一个误差。

一般而言,假设电阻容差为1%,那么最差情况下的失调电压定义如下:

9686daf0-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

对于伪差分/单端输入信号,有两种情况:

一个模拟输入连接到低阻抗源(参见图5)。误差定义为:

96a18526-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

96bc6a3a-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图5. 伪差分/单端ADC

两个输入均连接到高阻抗源(参见图6)。误差与使用真差分信号的情况相同。

96dfdeac-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

图6. 伪差分ADC

交流误差

交流分量与输入阻抗规格直接相关。输入阻抗可以是阻性或容性。若输入阻抗为容性,则给定频率下的阻抗计算如下:

96fe32e4-b4c5-11eb-bf61-12bb97331649.png

其中:

Zc为输入阻抗。

CIN为数据手册给出的输入电容

fIN为输入频率。

举个例子,假设有8 pF电容和1 kHz输入带宽,则最小输入阻抗约为20 MΩ。

误差最小化

为使低通滤波器中电阻不匹配引起的误差最小,最好使用小电阻和大电容,因为电阻产生的失调和约翰逊噪声较低。

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电阻
    +关注

    关注

    86

    文章

    5440

    浏览量

    171391
  • 电容
    +关注

    关注

    99

    文章

    5952

    浏览量

    149700
  • 滤波器
    +关注

    关注

    159

    文章

    7688

    浏览量

    177346

原文标题:【世说设计】如何计算集成斩波放大器的ADC失调误差和输入阻抗?

文章出处:【微信号:Excelpoint世健,微信公众号:Excelpoint世健】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    仪表放大器的REF引脚的作用

    )、低噪声、低线性误差、低失调漂移等特点,且增益设置灵活,使用方便。仪表放大器通常由三个运算放大器组成,其中两个作为输入电压跟随器,提供高
    的头像 发表于 10-18 18:16 302次阅读

    TLV6002IDR是高输入阻抗放大器吗?

    TLV6002IDR是高输入阻抗放大器
    发表于 08-28 08:27

    请问阻抗匹配后反相比例放大器输入阻抗是怎么计算

    阻抗匹配后反相比例放大器输入阻抗是怎么计算?谢谢!
    发表于 08-28 08:26

    用OPA140搭建了一个仪表放大器,如何计算OPA140输入阻抗

    我用OPA140搭建了一个仪表放大器,由于我的源阻抗是一个变化值,大致范围在nx100-nx100K变化,信号频率在0.1Hz-100kHz变化,我想算出这个仪表放大电路输入阻抗够不
    发表于 08-27 07:55

    放大器与开关电源的区别

    放大器与开关电源在原理、结构、功能和应用等方面存在显著的区别。
    的头像 发表于 08-08 11:17 316次阅读

    放大器与直流放大器的区别

    放大器与直流放大器在多个方面存在显著的区别,这些区别主要体现在它们的工作原理、结构特点、性能表现以及应用领域上。
    的头像 发表于 08-08 11:16 464次阅读

    放大器的工作原理和结构

    放大器是一种特殊的电子放大器,它通过技术(即将信号的波形进行矩形化处理)来处理并
    的头像 发表于 08-08 10:26 1250次阅读

    集成运算放大器输入级的主要要求是什么

    集成运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的线性集成电路。它广泛
    的头像 发表于 08-01 14:13 709次阅读

    LTC2052运算放大器输入阻抗大概是多少?

    我在看LTC2052的数据手册时,没看到里面描述运算放大器输入阻抗,请问该运算放大器输入阻抗大概是多少? 谢谢!
    发表于 05-28 06:13

    反相输入放大器电路图的误差分析

    因为Rin的存在,导致反相放大器输入阻抗低,从而导致反相放大器在工作时会对信号源产生影响,从而对放大结果产生影响,下面我们来讲讲是怎么对反相放大器
    发表于 01-22 11:34 1131次阅读
    反相<b class='flag-5'>输入</b><b class='flag-5'>放大器</b>电路图的<b class='flag-5'>误差</b>分析

    如何计算集成放大器ADC失调误差输入阻抗

    ADC集成的缓冲器和放大器通常是型。因为与其他工艺(如双极性工艺)相比,CMOS晶体管噪声高,难以匹配,这种
    发表于 12-15 08:01

    理想集成运算放大器放大倍数、输入阻抗是多少?

    理想集成运算放大器放大倍数、输入阻抗是多少?其同相输入端和反相输入端之间的电压差是多少? 理想
    的头像 发表于 11-29 15:59 1675次阅读

    JFET输入阻抗datasheet没有给出,如何计算

    再选择一款输入输入阻抗T欧姆级别的放大器输入buffer,选型的时候发现有些JFET的输入阻抗参数没有给出来,浏览了EngineerZon
    发表于 11-14 06:42

    为什么放大器为高输入阻抗,低输出阻抗

    为什么放大器为高输入阻抗,低输出阻抗放大器作为电子设备中的重要部件,具有放大电压、放大电流、
    的头像 发表于 11-09 15:48 3038次阅读

    作为电荷放大器使用时,输入阻抗是重要的因素吗?

    作为电荷放大器使用时,输入阻抗是重要的因素吗? 输入阻抗在电荷放大器中是一个非常重要的因素。一个电荷放大器用于
    的头像 发表于 11-09 15:38 694次阅读