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作者: Lokesh Ghulyani

一個逐次逼近寄存器 (SAR) 模數轉換器 (ADC) 通常需要一個驅動器來驅動其模擬輸入，以獲得所需的精度效果。但是在較低數據吞吐量和較低分辨率應用中，你也許不需要驅動器。讓我們來看一看SAR ADC的采樣過程和模擬輸入結構來了解驅動器的要求。

SAR ADC的模擬輸入是一個采樣開關、一個電阻器和采樣電容器的組合。圖1顯示針對一個SAR ADC的模擬輸入結構。

圖1

采樣開關在一定的時間周期t_ACQ（采集時間）內關閉以獲得輸入信號，并在轉換過程期間打開。采樣相位期間，通過在模擬輸入源和采樣電容器之間傳遞電荷將采樣電容器充電至輸入電壓。對于分辨率為N位的ADC，在采集時間內，采樣電容器上的電壓應該穩定在 (V_IN- ± ? LSB) 范圍內。

在這里：

• V_IN是需要被采樣的模擬輸入電壓

• 1 LSB是針對N位ADC的LSB大小（單位伏特）

通常情況下，最好在SAR ADC的輸入前面放置一個RC濾波器。這樣做是為了在采樣相位期間為采樣電容器充電，并且減少在這個期間模擬源上出現的電壓毛刺脈沖。圖2顯示了一個用于由模擬源驅動的SAR ADC模擬輸入的簡化電路。

圖2

此模擬源在采樣瞬間會出現一個電壓毛刺脈沖。

通常將C_FLT的值選擇為采樣電容器電容值的20到60倍。

模擬源的輸出阻抗在采樣相位期間的輸入電壓穩定方面發揮了關鍵作用。輸入電壓穩定所需要的時間 (t_settle) 隨著模擬源輸出阻抗的增加而增加。

要實現N位的精度，t_settle ≤ t_acq。

下方圖3中的波形顯示了吞吐率100KSPS的SAR ADC在使用不同的R_OUT所獲得的穩定時間。

圖3

圖3顯示出輸出阻抗1500歐姆的模擬源（實例I）不能在ADC的采樣時間內穩定輸入信號，但是輸出阻抗為500歐姆的模擬源（實例II）能夠滿足ADC的采樣時間要求。所以，實例I需要一個驅動器在SAR ADC的采集時間內穩定輸入信號，而實例II不需要。

采集時間通常取決于SAR ADC的吞吐率，吞吐率的減少會導致更高的采集時間。對于實例I也一樣，在吞吐率少于100kSPS的情況下，也許就不需要驅動器了。

結論：在較低吞吐率時，較低分辨率SAR ADC的驅動不需要放大器。隨著SAR ADC分辨率的增加，穩定時間也增加，而隨著吞吐率減少，采集時間減少，所以分辨率和吞吐率較高的SAR ADC需要一個驅動器來減少穩定時間并實現所需的精度。

要獲得與這個使用實例相關的更多內容，請查看TIPD168，針對超小外形尺寸和低功耗數據采集系統的完整參考設計。在高精度中心中閱讀更多的SAR ADC相關博文，諸如我的同事Amit Kumbasi所撰寫的SAR ADC輸入注意事項。