PGA

采用PGA的SAR转换器可实现125 dB的动态范围

由 selina 提交于周四, 9 五月 2019 - 10:18

<strong>作者：Thomas Tzscheetzsch</strong>

16位SAR转换器应用能否在600 kSPS时达到125 dB的动态范围？

答案：能，89 dB + 18 dB + 20 dB ≥ 125 dB。

<strong>简介</strong>

对于需要高动态范围的应用，通常使用∑-Δ转换器。这些应用主要可以在化学分析、医疗保健和体重管理领域找到。但是，其中许多模块无法快速转换。图1中的电路描述了一种将高动态范围与高转换率相结合的方法。

图1中的电路显示了带有2.5 MSPS和上游可编程仪表放大器的16位SAR转换器，它将增益设置为1或100。通过在FPGA中进行过采样和数字信号处理，该电路可实现大于125 dB的动态范围，并且仍然非常安静。高动态范围是通过AD8253的自动切换和过采样实现的，其中信号的采样速率远高于奈奎斯特频率。根据经验，采样频率加倍可在原始信号带宽下将信噪比(SNR)提高约3 dB。在图1所示的电路中，仍然在FPGA中应用数字滤波，以消除高于目标信号带宽的噪声。原理如图2所示。

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<strong>作者：Adrian Sherry</strong>

<strong>简介</strong>

AD7708/AD7718、AD7709、AD7719、以及AD7782/AD7783高分辨率Σ-Δ型ADC全部在Σ-Δ调制器输入端集成了可编程增益放大器(PGA)，如图1所示。

本应用笔记将讨论该PGA的用处和优点。

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2017-04/wen_zhang_/100005843-18106-pingmuk…; alt="采用PGA的Σ-Δ型ADC"></center>

<center>图1. 采用PGA的Σ-Δ型ADC</center>

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<strong>摘要</strong>

ADI专利的容性可编程增益放大器(PGA)相比传统的阻性PGA具有更佳的性能，包括针对模拟输入信号的更高共模电压抑制能力。

本文描述了斩波容性放大器的工作原理，强调了需要放大传感器小信号至接近供电轨——比如温度测量（RTD或热电偶）和惠斯登电桥——时，此架构的优势。

Σ-Δ型模数转换器(ADC)广泛用于传感器具有较小输出电压范围和带宽的应用中（比如应变计或热敏电阻），因为这种架构提供高动态范围。具有高动态范围是因为，相比其它ADC架构，它具有低噪声性能。

Σ-Δ型转换器基于两条原理工作：过采样和噪声整形。当ADC对输入信号进行采样时，独立于采样频率的量化噪声会在直到采样频率一半的整个频谱内扩散。因此，如果输入信号以比奈奎斯特理论所推导出的最小值高很多的频率采样，则目标频段内的量化噪声下降。

图1显示了不同采样频率下的量化噪声密度示例。