基准电压调节技术可提高ADC精度以降低成本

在本设计笔记中，电路使用10位ADC、分压器和外部基准，将ADC的虚拟精度提高到13位。本文介绍了一种将10位ADC范围扩展到13位的电压调节技术。具有MAX159 10位ADC、MAX5420分压器和MAX6141电压基准。

为了提供灵活性，数据采集板必须能够适应各种输入电压范围。处理低振幅信号通常需要增加分辨率位数，从而增加成本。

本应用笔记介绍了一种简单电路，该电路使用低成本10位ADC，但将虚拟精度提高到13位。

图1.

ADC 的 1 LSB（最低有效位）为 FSR/2n，其中 n 是位数。FSR（满量程范围）取决于基准电压的幅度。MAX159（低功耗、108ksps串行ADC，采用μMAX-8封装）的外部基准的输入电压范围为0至V®DD+ 50mV.这种大输入范围允许使用缩放技术适应不同的输入范围。

低成本3引脚电压基准的输出采用数字可编程分压器（MAX5420）进行调节。该器件提供 1、2、4、8 四种精密分频比。根据等级（A，B，C），比率精度范围从0.025%到0.5%。使用数字输入D1、D0选择比率，如下所示：

数字输入
D1	D0	分频比
0	0	1
0	1	2
1	0	4
1	1	8

基准电压MAX6141提供4.096V输出电压。分压比为1时，1 LSB的尺寸为4.096/1024 = 4mV。此大小根据下表而变化：

V裁判（五）	分频比	低音（毫伏）	虚拟精度达 4.096V FS
4.096	1	4	10 位
2.048	2	2	11 位
1.024	4	1	12 位
0.512	8	0.5	13 位

有效分辨率保持在 10 位。但与4.096V FSR系统相比，虚拟精度有所提高。1 LSB的尺寸仍然大于典型转换器本底噪声（300μV），分压比也为8。这确保了ADC性能不受LSB尺寸减小的限制。

审核编辑：郭婷