怎样得到高性能 SAR ADC 的所有代码

凌力尔特具有 >101dB SNR 的 18 位 SAR ADC 新系列一定令你振奋吧，谁会不振奋呢? 不过你的付出得到所希望的回报了吗? 为了实现异常宽的动态范围，你需要确保在信号最大时，利用该 ADC 的整个满标度范围。换句话说，你需要运用所有代码。怎样才能做到这一点呢?

ADC 信噪比 (SNR) 的定义是，ADC 可以处理的最大信号与该 ADC 噪声层之比。为了实现高达 102dB 的 SNR，LTC2379 系列规定了 10Vpp 的差分输入范围，这意味着两个输入每一个都可以在 0V 至 5V 范围内摆动。

在 ADC 前面会有一个放大器。该放大器的作用是充当一个良好的电压源，以给 ADC 的采样电容充电。ADC 输入是放大器输出，因此，针对从 0V 至 5V 摆动的 ADC 输入，该放大器的输出必须在 0V 至 5V 范围内摆动。

如果有范围很宽的电源轨可用，那么事情就很容易。例如，也许你已经有部分前端靠 ±15V 的电源运行。在这种情况下，任何靠这种轨运行的运算放大器，其输出都可以在 0V 和 5V 之间摆动。你可以使用 LT1468 实现极好的 DC 准确度和快速稳定时间，或者使用 LT1124 实现非常低的漂移和低的 1/f 噪声，还可以使用封装非常小的 LT6011 实现微功率运算放大器。

如果你不喜欢使用 ±15V 这种范围很宽的电源，但仍然想要在 0V 至 5V 的整个范围内摆动，那么你可以仅针对最后一级放大器提供特殊的电源轨，例如 -2V 至 +7V。驱动 LTC2379-18 的 LT6350 的参考设计准确地做到了这一点 (参见图 1)。用 +7V 电源给 5V 基准供电也很方便。

图 1：通过用 +7V 至 -2V 的电源给 LT6350 供电，可以为每个 ADC 输入从 0V 至 5V 摆动提供大量空间。这是 DC1783A 演示电路板上演示的缺省参考设计。

不过，如果你想用单一 5V 电源轨给放大器供电，会发生什么情况呢? 你也许认为，利用轨至轨运算放大器，刚好有足够的空间以摆动在 0V 至 5V，但实际上你是做不到的。轨至轨输出级并非是真正轨至轨的。这种输出级充其量也只能达到与每个轨相差约 10mV 的电压，而且这还是在硬限幅的情况下实现的，有时还会导致较慢的饱和恢复时间。如果需要良好的线性度 (低失真)，那么输出电压通常应该与每个轨相距至少数百毫伏。例如，新的低功率差分运放 LTC6362 (参见图 2) 用单一 5V 电源工作。其输出可以摆动至与任一电源轨相差约 100mV 的范围，该器件在与任一轨相差 250mV 以内时，保持 >110dB 的线性度。如果你设计系统时，让感兴趣的最大信号不超过这个范围，那么就运用了至少 90% 的 ADC 代码，这意味着，你实现了与所申明的动态范围相差 1dB 的范围。在很多情况下，这就是最好的解决方案了。实际上，这会让人安心，因为你知道放大器保证不会超过 (或恶化、损害) ADC 的输入范围。这自然而然起到了保护作用。

图 2：即使每个输出摆动至与最接近的轨相差 250mV 以内时，LTC6362 差分运算放大器仍然保持 >110dB 的线性度。这给以缺省模式运行的 LTC2397-18 ADC 提供了 -1dBFS 的摆幅。如果以数字增益压缩 (DGC) 模式配置 ADC，那么为了仍然运用该 ADC 的所有代码，LTC6362 的输出仅需要 8Vpp 的差分摆幅。 

LTC2379 系列提供称为数字增益压缩 (DGC) 的创新性功能。接通这个功能时，ADC 将等于基准电压 10% 至 90% 的电压摆幅视为满标度。以这种方式工作时，采用一个 5V 基准，放大器输出仅需要在 0.5V 至 4.5V 范围内摆动，以及仍然可以使用 18 位 ADC 的所有 262,144 个代码。你可以相应扩展前端增益，并以 18 位分辨率获得满标度，同时放大器仅用单一 5V 电源运