“Easy Drive” 增量累加模數(shù)轉(zhuǎn)換器如何消除電流誤差
如今,人們已經(jīng)能夠?qū)⒋笮蚏C網(wǎng)絡(luò)直接布設(shè)在高分辨率ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前,同時又不會使它們的DC準確度發(fā)生任何劣化 (見圖 1)。LTC248x 系列轉(zhuǎn)換器利用Easy Drive技術(shù) (這是一種能夠自動消除差分輸入電流的全無源采樣網(wǎng)絡(luò)) 來解決了這問題。Easy Drive技術(shù)并未采用會導(dǎo)致性能下降的片內(nèi)緩沖器 (請參見“為什么不采用片內(nèi)緩沖器?”),而是采用了一種新型架構(gòu),這種架構(gòu)能夠在采用組件值高達100kΩ和10μF的輸入RC網(wǎng)絡(luò)的情況下維持0.002%的全標度誤差。與先前的ΔΣ ADC世代相比,該新技術(shù)提供了眾多的優(yōu)點: 軌至軌共模輸入范圍 高阻抗傳感器的直接數(shù)字化 消除了ADC 輸入引腳所承受的采樣脈沖尖峰 簡單的外部低通濾波處理 噪聲 / 功耗的減少 消除了外部 RC 穩(wěn)定誤差 至外部放大器的簡易型連接 消除了傳輸線對遠程傳感器的影響 工作原理 ΔΣ轉(zhuǎn)換器通過將多個低分辨率轉(zhuǎn)換整合成一個高分辨率結(jié)果來實現(xiàn)高分辨率。 轉(zhuǎn)換器都是將數(shù)百甚至數(shù)千個1位轉(zhuǎn)換組合成為單個16、20或24位結(jié)果。這種做法明顯的優(yōu)點是實現(xiàn)一個1位轉(zhuǎn)換器要比實現(xiàn)一個24位轉(zhuǎn)換器容易得多。為了獲得高分辨率,在轉(zhuǎn)換周期中需對輸入進行多次采樣。 問題在于ΔΣ轉(zhuǎn)換器的輸入結(jié)構(gòu)是一個開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)。電容器被作為最終輸出代碼的一個函數(shù)而在輸入、基準和地之間進行快速轉(zhuǎn)換(頻率高達10MHz )。每次這些電容器被轉(zhuǎn)換至ADC輸入,產(chǎn)生了一個電流脈沖。ADC的輸入引腳將承受一種充電/放電脈沖圖形。該圖形是輸入和基準電壓的一個復(fù)函數(shù)。在每個采樣周期中未能完全穩(wěn)定的外部RC網(wǎng)絡(luò)會導(dǎo)致很大的DC誤差。 解決該問題的巧妙之處在于利用了ΔΣ轉(zhuǎn)換器的過采樣特性?;诿總€采樣的前端電容器開關(guān)操作與傳統(tǒng)的ΔΣ轉(zhuǎn)換器采樣是等同的。一種創(chuàng)新的前端采樣架構(gòu)可控制電容器數(shù)組的開關(guān)操作模式。當(dāng)在整個轉(zhuǎn)換周期中進行加法運算時,總差分輸入電流為零,這與差分輸入電壓、共模輸入電壓、基準電壓或輸出代碼無關(guān)。共模輸入電流是恒定的,并與輸入共模電壓和基準共模電壓兩者之差成比例。 |