高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器,設(shè)計(jì)問(wèn)題解決,PGA法,單個(gè)高分辨率ADC
在相對(duì)較低分辨率ADC之前連接可編程增益放大器(PGA)。
將輸入信號(hào)加在ADC之前連接的緩沖放大器。
使用高分辨率ADC。
歷史上，PGA方法曾經(jīng)非常流行，因?yàn)榕c較低成本ADC配對(duì)使用時(shí)，它比高分辨率ADC更具成本優(yōu)勢(shì)。此方法特別適用于輸入信號(hào)接近0V但具有較寬動(dòng)態(tài)范圍的情況。
這類似于過(guò)程控制系統(tǒng)，需要監(jiān)控具有不同信號(hào)范圍的各種傳感器信號(hào)，例如聲壓計(jì)。如果對(duì)較寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)進(jìn)行增益范圍調(diào)整，所產(chǎn)生的最關(guān)鍵誤差是“交越不匹配”。
這意味著當(dāng)PGA切換到不同的增益值時(shí)，數(shù)字輸出可能在那個(gè)點(diǎn)發(fā)生上下跳變。因此，在每一級(jí)都必須小心匹配增益來(lái)降低這種影響。從不同信號(hào)源中復(fù)用信號(hào)時(shí)，這個(gè)問(wèn)題并不重要。然而，這與系統(tǒng)是否針對(duì)每個(gè)信號(hào)設(shè)計(jì)固定增益有關(guān)，如圖2所示，或者對(duì)于較寬范圍信號(hào)輸入進(jìn)行動(dòng)態(tài)增益切換。
增益范圍調(diào)整方法會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：
雖然可驅(qū)動(dòng)一個(gè)12位ADC，但如果在其前放置一個(gè)增益為27 = 128的放大器，則放大器的有效輸入噪聲和失調(diào)電壓精度必須為18位。對(duì)于采用固定增益運(yùn)算放大器，這會(huì)有問(wèn)題，而采用PGA切換時(shí)，問(wèn)題可能還會(huì)更嚴(yán)重。這樣，將精度要求從ADC轉(zhuǎn)移到PGA，卻沒(méi)有帶來(lái)任何好處。
在進(jìn)行增益切換時(shí)，必須先對(duì)信號(hào)有所了解。可使用ADC的超量程輸出，并配合軟件，或者通過(guò)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程很麻煩，而且切換時(shí)間也會(huì)是個(gè)問(wèn)題。（也許您還記得古老的增益范圍調(diào)整DVM，在改變范圍時(shí)它的速度有多慢�。┛梢詫�(duì)增益為128的精密低噪聲運(yùn)算放大器進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析：計(jì)算有效輸出噪聲和失調(diào)電壓，并與低分辨率ADC的最低有效位(LSB)進(jìn)行比較。然而，在高增益模式下，運(yùn)算放大器的線性度會(huì)是個(gè)問(wèn)題。
