A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端的正確理解

　　許多嵌入式應(yīng)用都會(huì)用到A/D轉(zhuǎn)換器。然而，如果錯(cuò)誤連接了A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的電路，就會(huì)無(wú)意識(shí)的破壞A/D轉(zhuǎn)換的測(cè)量。

　　圖1是A/D轉(zhuǎn)換器和集成采樣保持(S/H)電路的典型應(yīng)用實(shí)例。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用，幾乎不可能出現(xiàn)錯(cuò)誤連接。然而它確實(shí)是錯(cuò)誤的，由此檢測(cè)到的A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)值將低于預(yù)期的數(shù)值。

　　要了解錯(cuò)在哪里，我們就得先檢查采樣保持電路。如今的采樣保持電路遠(yuǎn)比圖例中的電路要復(fù)雜得多，但基本的原理還是相同的。在采樣過(guò)程中開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，并對(duì)采樣電容進(jìn)行充電。為了保護(hù)外部電路，防止由于電容突然與自己的輸出相連而對(duì)外部電路形成沖擊，我們?cè)谄霞闪艘粋€(gè)模擬緩沖器。我們?cè)诶碚撛O(shè)計(jì)和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)用到理想的緩沖器，但真實(shí)的電子世界里并不存在這樣的理想狀況。在這里，緩沖器更像是一個(gè)阻抗變換器，它會(huì)把自己輸出端電容量的變化轉(zhuǎn)化為其輸入端電容量的變化。

　　A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端與一個(gè)外部放大器相連。由于采樣過(guò)程非常迅速，比外部放大器的帶寬快得多，因此無(wú)論A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端怎樣變化，都不受外部放大器的影響。

　　圖2是一個(gè)等效電路，它使我們能夠了解整個(gè)采樣過(guò)程。在采樣發(fā)生前，PCB導(dǎo)線和芯片引腳的組合電容(CT+CP)被充電為輸入電壓VIN。在采樣時(shí)，由片上輸入緩沖器的電容與放電的采樣保持電容合并而成的(CX)，與這些組合電容處于并聯(lián)狀態(tài)，因此輸入引腳的電壓將下降。在這種情況下，唯一能向這些電容器傳遞更多電荷并抬高輸入電壓的器件就只有外部放大器，但它的反應(yīng)非常遲緩。此時(shí)，輸入的電壓值會(huì)下降多少呢?

　　我們先假設(shè)某些合理值，例如(CT+CP)=5pF，CX=0.5pF。根據(jù)上面的公式計(jì)算，輸入電壓將下降到95%!

　　很明顯，通過(guò)提高依附于A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的電容量，就可以減輕壓降。我們先來(lái)計(jì)算一下要想使壓降低于A/D轉(zhuǎn)換器的1/2 LSB，所需要的最小電容量。

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