作者：Rick Downs，德州儀器 (TI) 高精度模擬應用工程

大多數高精度模數轉換器 (ADC) 都沒有高阻抗輸入。輸入信號直接通過一個開關連接到一個采樣電容器。這種負載存在一些有趣的挑戰。

有人試圖通過直接連接一個電位計到輸入來驗證其 ADC 的運行，如圖 1 所示。這樣做的結果通常讓人失望，因為獲得的結果并不理想。這種情況下，在 ADC 輸入上看到的信號呈現出巨大的峰值，因為大輸入阻抗從采樣電容器吸取電流，從而導致對電容器充電需要大量的電流。如果在轉換器的采集時間 tACQ 內穩定下來，便不會出現問題。但是，如果沒有在 tACQ 內穩定到 0.5 最低有效位 (LSB) 以下，則會損耗精度。

圖 1 高源阻抗會引起精度損耗

圖 2 顯示了驅動一個高精度 ADC 的建議電路。CSH 為 ADC 內部的采樣電容，而 RSW 為采樣開關的導通電阻（通常低到可以忽略不計）。轉換器的采集時間 tACQ 期間，采樣開關關閉。

圖 2 驅動高精度 ADC 的建議電路

外部 CFLT 用于提供充電 CSH 所需的瞬時電流，其必須至少為 20x CSH。一般而言，1nF 較為合適。RFLT 用于阻止驅動運算放大器承受純電容性負載。這樣，RFLT 和 CFLT 構建起一個時間常量為 τ = RFLTCFLT 的 RC 電路。為了保證所有一切都及時穩定以獲得精確的信號采集，tACQ 必須為 ≥ k τ，其中k = ln(2(N+1))。K 為一個 N 位轉換器穩定至 0.5LSB 要求的時間常量值。由此，您可以確定最大值 τ，以及 RFLT 的值。

選擇驅動運算放大器的關鍵參數是其單位增益帶寬，其必須為 4(1/(2πRFLTCFLT)) 以足夠快地穩定。一些設計人員通常會忘記這個要求，可能選擇一款比要求慢得多的運算放大器，從而得到令人失望的結果。

如欲了解采樣過程、RC 時間常量計算以及正確選擇運算放大器的更多詳情，敬請訪問：

1. 《使用 SAR 模數轉換器進行馬達控制應用中的電流測量》(SBAA081)，作者：M. Oljaca 和 J. McEldowney，2002 年 10 月，網址：http://focus.ti.com/lit/an/sbaa081/sbaa081.pdf

2. 《設計 SAR ADC 驅動電路，第一部分：ADC 工作原理詳解》作者：R. Downs 和 M. Oljaca，2006 年 2 月，網址：http://www.en-genius.net/includes/files/acqt_022106.pdf

3. 《ADS8342 SAR ADC 輸入》(SBAA127)，作者：M. Oljaca 和 B. Mappes，2005 年 1 月，網址：http://focus.ti.com/lit/an/sbaa127/sbaa127.pdf