图8显示了预充电缓冲器和高阻模式使能与禁用情况对输入电流的影响。
图8.输入电流
输入电流越高,放大器带宽也应越高(即越快)。因此,输入低通滤波器带宽应该越高,这会影响噪声。
例如,对于以1MSPS采样的1kHz输入信号,使用SINAD来评估性能。在不同的滤波器截止频率下,我们得到如图9所示的结果。
图9.使用和不使用高阻模式两种情况下AD4003 SINAD与输入带宽的关系
上图显示,相比于完全相同的配置但高阻模式关闭,低输入电流(高阻模式开启)降低了滤波器截止频率要求和滤波器电阻的IR压降,提升了ADC性能。
从图9可以观察到,通过提高输入滤波器截止频率,外部放大器可以更快地对采样电容充电/放电,但代价是噪声会提高。例如,在高阻模式开启时,500kHz时的采样噪声小于1.3MHz时的采样噪声。因此,SINAD在500kHZ输入带宽时更好。此外,低通滤波器所需的电容会减小,有助于提高放大器驱动器的性能。
电路设计优势
ADI公司最新ADC中实现的这些更易于驱动或减轻负担的特性,对整个信号链都有一些重大影响。ADC设计人员将一些驱动问题引入ADC芯片本身的关键优势,在于该解决方案可以设计为尽可能高效地满足ADC的信号要求,从而解决一些问题,包括输入带宽和放大器稳定性。
减小流入ADC输入端的电流,从而减少反冲,意味着放大器要处理的电压阶跃较低,但仍然具有与标准开关电容输入相同的完整采样周期。
减小给定时间内要建立的阶跃电压,与使用较长时间来建立较大阶跃意义相同。净效应是放大器现在不需要如此宽的带宽来将输入充分建立到同一最终值。带宽减小通常意味着放大器功耗更低。
看待这种情况还有一种方式:想象一下,通常认为没有足够带宽来使给定ADC输入建立的放大器,现在能够在使能预充电缓冲器的情况下实现充分建立。
ADI应用笔记AN-1384介绍了一系列放大器在三种功耗模式下与AD7768配合使用时可实现的性能。此文档介绍的放大器之一是ADA4500-2,当不使用预充电缓冲器时,它难以在中功率模式下使AD7768的输入建立(THD》-96dB)。但是,当使能预充电缓冲器时,性能显著提升到优于-110dB THD。
ADA4500-2是一款10MHz带宽放大器,在给定模式下使AD7768建立所需的带宽约为12MHz,我们看到,易驱动特性现在支持使用这种较低带宽放大器。因此,这些特性不仅使得前端缓冲电路的设计更加容易,而且还允许更自由地选择元器件以保持在系统功耗或热限值范围内。