ADC中的输入采样结构

中采样电容器为10 pF，开关频率为1 MHz。假设内部缓冲器电压偏置为10 mV，通过合理控制预充电的时间后，最终在与外电路相关的充电阶段所产生的瞬态电流仅100 nA，比不带缓冲的采样输入瞬态电流小250倍。

输入缓冲器的进一步优化

　　有些情况下，可将一个固定或可编程增益放大器集成到A/D转换器前端的器件中。集成的放大器不仅有助于减小必须由外部电路提供的开关电流，而且还能对模拟信号进行放大。此外，还可采用一个斩波稳定放大器来减小1/f噪声，即所谓的"闪烁噪声"。这种低频噪声是生产工艺固有的MOS晶体管通道表面状态引起的。斩波可以消除1/f噪声，并减小外部电流要求。然而，由于MOS开关的不匹配，电路中仍将存在少量输入瞬态电流。

　　无论是何种采样结构，A/D转换器都必须采取ESD保护。对于CMOS方案来说，一般采用钳位二极管提供ESD保护，如图4所示。钳位二极管可有效限制加在转换器内部晶体管上的电压。如果输入电压与电源轨的差值超过二极管压降(通常为0.7V)，则二极管将导通，从而起到限制电压的作用。但钳位二极管同样会出现电流泄漏，在设计模拟输入电路时必须考虑这个问题。尽管这一泄漏电流通常较小，也许只有几皮安，但该电流会随着温度升高而大幅增加。

图4：CMOS ESD保护

结论

　　随着A/D转换器的不断发展，系统设计人员充分理解所采用的输入结构以及这种结构对外部电路的影响变得越来越重要。本文讨论了一个简单的开关电容输入结构。开关电流要求会对系统的整体性能产生巨大影响，因此必须合理设计外部电路。集成的缓冲器或放大器可大幅减小开关电流，简化A/D转换器外部电路设计。ESD保护电路也会影响外部电流要求，并且其影响随温度会有很大的变化。

作者：高级产品市场营销工程师Kevin Tretter

Microchip Technology公司模拟和接口产品事业部