本應(yīng)用筆記介紹了CS556x / 7x / 8xΔ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其與SAR（逐次逼近寄存器）轉(zhuǎn)換器的相似性和比較。本文檔還描述了對(duì)CS556x / 7x / 8進(jìn)行復(fù)用的要求，復(fù)用器的選擇以及驅(qū)動(dòng)ADC的放大器和用于復(fù)用CS556x / 7x / 8x ADC的優(yōu)化電路。

比較CS556X / 7X / 8X與SAR

過(guò)去，通常將SAR ADC用于任何高吞吐量多路復(fù)用應(yīng)用。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)delta-sigma轉(zhuǎn)換器需要多次轉(zhuǎn)換才能完全穩(wěn)定。換句話說(shuō)，輸入上的較大階躍變化需要花費(fèi)大量時(shí)間才能在數(shù)字濾波器的輸出中準(zhǔn)確反映（確定）。大多數(shù)delta-sigma轉(zhuǎn)換器使用單位調(diào)制器并以千赫茲速率采樣，并且需要許多采樣作為數(shù)字濾波器的輸入，以實(shí)現(xiàn)所需的精度。CS556x / 7x / 8x系列轉(zhuǎn)換器的獨(dú)特之處在于，調(diào)制器輸出為多位，采樣率為8 MSps（每秒兆采樣）。結(jié)合專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的FIR濾波器，該濾波器僅需要幾個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)計(jì)算結(jié)果，就可以產(chǎn)生一個(gè)可以完全實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器

CS556X / 7X / 8X的復(fù)用要求

對(duì)于多路復(fù)用應(yīng)用中的更高吞吐量，希望轉(zhuǎn)換器完全滿足每次轉(zhuǎn)換的要求。換句話說(shuō)，在轉(zhuǎn)換期間，數(shù)字濾波器的輸出必須在輸入上準(zhǔn)確反映模擬值。此外，在采樣之前，必須將輸入多路復(fù)用器和任何緩沖放大器設(shè)置為轉(zhuǎn)換器的全部精度。這要求轉(zhuǎn)換器和模擬輸入電路都必須快速建立。如圖1所示，如果在多路復(fù)用器和ADC之間放置任何放大器或抗混疊電阻和電容器，則尤其如此。通過(guò)多路復(fù)用器，ADC輸入有可能看到從一次轉(zhuǎn)換到滿量程的滿量程變化。下一個(gè)。任何放大器，或由于電阻和電容引起的RC時(shí)間常數(shù)，

多路復(fù)用器與ADC之間的放大器和濾波器使用50 kSps CS5560 / 61、100 kSps CS5570 / 71或200 kSps CS5580 / 81等高吞吐量轉(zhuǎn)換器，電路必須在少于10 MCLK的周期（625納秒）內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)。由于已經(jīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行了采樣，因此可以在轉(zhuǎn)換開(kāi)始后將SAR轉(zhuǎn)換器之前的多路復(fù)用器切換到下一個(gè)通道。但是，許多SAR ADC數(shù)據(jù)手冊(cè)警告說(shuō)，應(yīng)注意一定的“安靜”時(shí)間段，以防止噪聲耦合。CS556x / 7x / 8x要求在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)切換多路復(fù)用器，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換過(guò)程中它將對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多個(gè)采樣（見(jiàn)圖2）。

多路復(fù)用器時(shí)序要求

因此，在多路復(fù)用器的輸入端上有放大器和抗混疊電容器的情況下，應(yīng)考慮采用另一種方法。這通常需要一個(gè)具有非常低“導(dǎo)通”電阻的多路復(fù)用器，但是好處是，當(dāng)多路復(fù)用器切換到另一個(gè)輸入時(shí)，放大器和RC網(wǎng)絡(luò)不必從可能的大階躍變化中穩(wěn)定下來(lái)。圖3示出了這種布置。

放大器和濾波器放置在多路復(fù)用器之前

如圖所示，并非每個(gè)輸入都可能需要放大器或緩沖器。這是因?yàn)镃S556x / 7x / 8x中有一個(gè)片上緩沖器。該粗糙的電荷緩沖器通過(guò)使用來(lái)自電源引腳而非輸入引腳的電流將內(nèi)部采樣電容器充電至非常接近輸入電壓的值，從而將輸入端的采樣電流降至最低。這樣會(huì)在模擬輸入上產(chǎn)生更高的有效阻抗。需要更改滿量程范圍的地方，可以使用具有增益或衰減的放大器。

選擇一個(gè)多路復(fù)用器

選擇MUX設(shè)備時(shí)，需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。這些包括“導(dǎo)通”電阻，導(dǎo)通/關(guān)斷電容和開(kāi)關(guān)速度。導(dǎo)通電阻應(yīng)盡可能低，以確保ADC的輸入完全穩(wěn)定在每個(gè)采樣上?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)換器的輸入包括一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)和一個(gè)采樣電容器。對(duì)于大多數(shù)SAR轉(zhuǎn)換器，該采樣電容器（或電容器陣列）在70 pF至100 pF的范圍內(nèi)，每次轉(zhuǎn)換必須充電一次。對(duì)于CS556x / 7x / 8x，輸入采樣電容器僅為4 pF，但每125納秒（8 MHz采樣頻率）采樣一次。CS556x / 7x / 8x還包括一個(gè)粗充電緩沖器，該緩沖器可將采樣電容器充電至接近其最終值，然后再將采樣電容器直接切換到精細(xì)采樣周期的輸入引腳。這大大增加了設(shè)備的有效輸入阻抗。但是，此精巧采樣周期僅是每個(gè)125納秒采樣周期中的20納秒，因此輸入路徑中的過(guò)大電阻可能會(huì)導(dǎo)致沉降不足。導(dǎo)通電阻應(yīng)保持較低的另一個(gè)原因是，多路復(fù)用器的導(dǎo)通電阻在ADC的整個(gè)量程范圍內(nèi)都是非線性的，這可能會(huì)導(dǎo)致失真。導(dǎo)通電阻越低，這種非線性將導(dǎo)致失真越小。通常，應(yīng)使用小于10歐姆的導(dǎo)通電阻，以使對(duì)ADC的采樣電容充電時(shí)的建立延遲最小。因此輸入路徑中的電阻過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致沉降不足。導(dǎo)通電阻應(yīng)保持較低的另一個(gè)原因是，多路復(fù)用器的導(dǎo)通電阻在ADC的整個(gè)量程范圍內(nèi)都是非線性的，這可能會(huì)導(dǎo)致失真。導(dǎo)通電阻越低，這種非線性將導(dǎo)致失真越小。通常，應(yīng)使用小于10歐姆的導(dǎo)通電阻，以使對(duì)ADC的采樣電容充電時(shí)的建立延遲最小。因此輸入路徑中的電阻過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致沉降不足。導(dǎo)通電阻應(yīng)保持較低的另一個(gè)原因是，多路復(fù)用器的導(dǎo)通電阻在ADC的整個(gè)量程范圍內(nèi)都是非線性的，這可能會(huì)導(dǎo)致失真。導(dǎo)通電阻越低，這種非線性將導(dǎo)致失真越小。通常，應(yīng)使用小于10歐姆的導(dǎo)通電阻，以使對(duì)ADC的采樣電容充電時(shí)的建立延遲最小。

選擇放大器

如果需要一個(gè)放大器來(lái)改變滿量程范圍或緩沖輸入，并將其放置在MUX與ADC之間，則最關(guān)鍵的參數(shù)之一就是建立時(shí)間。但是，如上所述，如果將放大器放置在MUX之前（需要時(shí)在MUX的每個(gè)輸入上放置一個(gè)），則可以大大放寬這一要求。在這種情況下，信噪比，失真，DC偏移和整個(gè)溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性成為大多數(shù)應(yīng)用的主要選擇標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)應(yīng)用程序都將確定最關(guān)鍵的參數(shù)，因此很難指定一種適用于所有情況的運(yùn)算放大器和電路配置。CS3003和CS3004運(yùn)算放大器具有出色的DC性能，適中的帶寬和低噪聲，因此將適合許多應(yīng)用。

用于多路復(fù)用CS556x / 7x / 8x ADC

的優(yōu)化電路以下是為許多通用應(yīng)用優(yōu)化CS556x / 7x / 8x系列高吞吐量ADC性能的電路示例。每個(gè)電路后都有簡(jiǎn)短的電路說(shuō)明，并注明了關(guān)鍵的選擇標(biāo)準(zhǔn)。

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