1.5 基于运算放大器的ADC驱动电路

1.5.1 转换ADC的输入电压范围

许多高精度的ADC需要输入电压在0.0～5.0V之间。例如，18 位 Σ - Δ ADC MAX1402 可以测量两个输入端之间的电压差。在单端输入时，MAX1402 的输入电压相对一个固定的参考电压为2.500V。如在ADCIN=0V时，数字输出编码为0V -2.5V= -2.5V的代码；在ADCIN=2.5V时，数字输出编码为2.5V -2.5V=0V的代码；在ADCIN=5V时，数字输出编码为5V-2.5V=2.5V的代码。因此，相对ADCIN输入在0～5V之间时，数字输出编码为±2.5V的代码。

如图1-52所示电路[11]能够转换MAX1402 ADC输入电压范围从0～5V到±10.5V。两个ADC输入端IN1和IN2配置成完全差分形式。利用输入端的电阻分压器进行分压，电阻分压器R1 和R2 分压比为3∶2∶1，低端电压为3.28V。ADC的输入是居中在2.50V，此处ADC的数字输出编码是0。

1.5.2 双极性SAR ADC的低失真直流耦合驱动

AD7366和AD7367分别是12位和14位、双通道、同时采样SAR ADC，这些器件总共有4路模拟多路复用输入，采用单端模式工作。AD7366/AD7367的模拟输入范围可通过编程设置，支持±10V、±5V、0～10V和±12V（采用3V外部基准电压源）。

在信号源具有高阻抗的应用中，由于较大的源阻抗会对ADC交流性能造成较明显的影响，所以应当先将模拟输入信号进行缓冲，再施加于AD7366/AD7367 的输入端。选择驱动输入端的运算放大器时，主要取决于特定应用和所选的模拟输入电压范围。驱动器放大器必须能够在不到140ns额定采样时间内，以满量程步进建立到14 位水平（0.0061%，AD7367）或12 位水平（0.024%，AD7366）。

运算放大器AD8021具有出色的高性能、高速度、低噪声和低失真电压反馈，非常适合用做AD7366/AD7367的单端输入缓冲器/驱动器。采用AD8021为单端输入驱动AD7366/AD7367的电路结构[12 ]如图1-53所示。AD8021为同相单端配置，需要外接一个20pF的补偿NPO型电容（CCOMP）。

1.5.3 16 位ADC单端输入驱动电路

一个采用ADA4841运算放大器的ADC驱动电路如图1-54所示，33Ω 电阻和2.7nF电容器构成一个单极性低通滤波器。ADA4841采用0.25V和5.2V电源电压，输入信号的范围可以达到0～4.096V。

ADA4841-x系列单放大器和双放大器具有2nV/ 的宽带电压噪声和1.4pA/ 的宽带电流噪声。在低频段，当频率为10Hz时具有6nV/ 和13pA/ 的1/f噪声；在频率为100kHz时的无杂散动态范围（SFDR）为111dBc；可以在2.7～12V的电源电压条件下获得最大的线性输出范围，电源电流为1.1mA。ADA4841-x系列适合与16 位和18 位ADC配合使用，如AD7685 和AD7686。

1.5.4 12位ADC单端输入驱动电路

一个采用LMH6611单端到单端ADC驱动电路如图1-55所示，ADC驱动电路的截止频率为

放大器的增益为

GAIN=

在图1.55中，ADC121S101是一个12位500ksps ～1Msps ADC芯片。LMH6611具有345MHz小信号带宽，103dB开环增益，输入偏移电压为 ±0.750mV，输入电压噪声为10nV/ ，轨到轨输出，输出电流为±100mA，工作电源电压范围为2.7～11V或 ±1.35～ ±5.5V，温度范围为-40～ +125°C，采用6引脚TSOT23封装。

LMH6612是一个双LMH6611芯片，采用8引脚SOIC封装。

一个采用LMH6618构成的单端到单端ADC驱动电路如图1-56所示。

LMH6618 是一个具有130MHz小信号带宽的放大器，输入偏移电压为±0.6mV，摆率为55V/μs，输入噪声电压为10nV/ Hz，输入和输出轨到轨，采用6引脚TSOT23封装。其工作温度范围为-40～ +125℃，工作电源电压范围为2.7～11V，在电源电压为5V时，电流消耗为1.25 mA。

图1.56中，22Ω电阻和390pF电容构成ADC121S101的输入低通滤波器。

LMH6619是一个双LMH6618芯片，采用8引脚SOIC封装。

1.5.5 单端输入差分输出的ADC驱动电路

一个采用LMH6612 构成的单端到差分ADC驱动电路如图1-57所示。ADC121S625 是一个12bit 200ksps差分输入的ADC，一个LMH6612（U1）配置成为单位增益的同相输入缓冲器，驱动另一个LMH6612（U2）的反相输入端和ADC121S625 的IN+输入端。U2 配置成为增益为2 的反相输入缓冲器，反相输入信号，输出到ADC121S625 的IN-输入端。0～ VREF的单端输入信号AC耦合到LMH6612（U1）的同相输入端。在U1 和U2 的同相输入端设置2.5V的共模电压。这个电路可以输出 ±2.5VP-P输出信号。33Ω 电阻和220pF电容构成ADC121S625 输入滤波器，滤波器截止频率大约为22MHz。

1.5.6 差分输入差分输出的ADC驱动电路

一个采用LMH6612构成的差分输入差分输出的ADC驱动电路如图1-58所示。ADC121S705是一个12bit 1Msps差分输入的ADC，LMH6612是一个双运算放大器，每个放大器都配置成增益为 -1的相同结构，可以用来驱动ADC121S705等差分输入的ADC。

1.5.7 多通道16位逐次逼近型ADC的驱动电路

一个采用MAX4230运算放大器和精密电阻分压器MAX5490组成的多通道16位逐次逼近型ADC的驱动电路[13]如图1-59所示。

精密电阻分压器MAX5490由两个精确匹配的电阻组成，可以连接在分压器的两端或中央。该器件具有0.035% ～0.1% 电阻匹配度，电阻温度系数为1ppm/℃（-55～+125℃），端到端电阻为100kΩ，电阻比例可以从1∶1 至100∶1。MAX5490 与0.22μF的电容器构成一个低通滤波器。MAX4230 运算放大器构成一个同相缓冲器电路。

MAX1168 是一个低功耗、多通道、16 位逐次逼近型模数转换器（ADC），芯片内集成有 +4.096 V基准、一个基准缓冲器、一个内部振荡器、自动关断等电路，并带有一个高速SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容的接口。MAX1167/MAX1168 采用单 +5V模拟电源工作，且具有独立的数字电源，允许直接与 +2.7～ +5.5V的数字逻辑接口。采用外部基准、工作于采样速率为200ksps时，MAX1168 的功耗仅为3.6mA（AVDD=DVDD=+5V）。在10ksps时，AutoShutdownTM将电源电流降到185μA，在更低采样速率下，功耗可低至10 μA以下。

MAX1168包括一个8通道的输入多路复用器，可接收多达8路的模拟输入。另外，MAX1168具有DSP帧同步输入和输出，它简化了数字信号处理器（DSP）启动的转换。MAX1168包括一个数据位宽选择输入，用于选择8位位宽或16位位宽模式。两个器件都具有扫描模式，可以顺序转换各个通道或连续转换某一个通道。优异的动态性能及低功耗，结合易于使用和内置基准等特性，使MAX1168尤其适合于控制和数据采集，或其他对功耗和尺寸要求严格的应用。

MAX1168输出连接由CypressTM CY7C63743组成的USB接口模块USBMicro U421，即可构成一个简单的8通道16位测量系统。

1.5.8 增益可编程的ADC驱动电路

LMP8100是一个可编程增益的放大器，可调节增益范围为1～16V/V，增量步长为1V/V，增益误差为0.03% ～0.075%，输入偏移电压为250μV，输入偏置电流为0.1pA，输入噪声电压为12nV/ ，单位增益带宽为33MHz，摆率为12V/μs，输出电流为20mA，电源电压范围为2.7～5.5V，电源电流为5.3mA，采用14 引脚SOIC封装。

LMP8100基本的连接电路如图1-60所示，输出电压VOUT=AV × VIN，轨到轨输出摆幅为V + -50mV至V - +50mV。

一个由LMP8100构成的增益可编程的ADC驱动电路如图1-61所示。图中，100Ω 电阻和390pF电容构成ADC121S101的输入滤波器。