ZHCSRM7B April 2023 – September 2023 PGA855
PRODUCTION DATA
ADS8900B 要求输入共模电压必须位于 VREF/2 ±100mV 范围内。PGA855 VOCM 引脚设置为大约 2.58V 的标称电压。VOCM 电压被故意设置为略大于 VREF/2 的电压,从而尽可能地扩大 PGA855 的输出电压摆幅范围,同时为 VOCM 失调电压误差和漂移变化留出裕度。VOCM 电压是通过将 REF5050 基准馈送到 18.7kΩ 至 0kΩ 分压器而产生的,该分压器采用 0.1% 容差电阻器实现。在 VOCM 引脚附近使用了一个 R = 1kΩ、C = 10nF 的额外 RC 滤波器,如图 9-9 所示。
PGA 输入端的 R-C-R 差分低通滤波器有助于降低 EMI/RFI 高频外部噪声。此滤波器可根据带宽和应用要求进行定制。
两个一阶滤波器采用 PGA855 电路实现。第一个滤波器由 CFB 提供,并与 PGA 5kΩ 反馈电阻并联。PGA 电阻器的绝对容差为 ±15%,例如,考虑容差对滤波器截止频率的影响,滤波器频率变为 126kHz。在此容差下,滤波器可在 24kHz 范围内保持 –0.1dB 平坦度。
可以灵活地修改 CFB 电容值以调整带宽,但要对电路的宽带噪声进行折衷。
直接放置在 ADS8900B 输入端的第二个滤波器用作电荷库以过滤 ADC 的采样输入。电荷库减少了放大器的瞬时电荷需求,保持了低失真,否则会因放大器未完全稳定而降低性能。RC 滤波器组合(RFIL、CDIFF)针对 SAR ADC 采样保持稳定进行了优化。该组合可减少 SAR ADC 的非线性电荷反冲,并经过优化可实现出色 THD 性能。这种组合可在谐波失真之间实现更佳权衡,同时保持 PGA 输出级的稳定性。
为了实现低失真特性,信号路径中的所有位置(CIN_DIFF、CIN_CM、CFB、CDIFF、CCM)都使用高等级 C0G (NPO)。
结果如表 9-5 所示,其中包括驱动 ADS8900B SAR ADC 的 PGA855 的典型信噪比 (SNR) 和总谐波失真 (THD)。SNR 和 THD 的测量采用了 1kHz 差分信号。信号幅度经过调整可在 ADC 满标量程内产生 –0.5dBFS 的 PGA855 输出。表 9-5 显示了不同 PGA855 增益配置下的等效输入电压幅度信号。增益 = 1V/V 时,该设计可实现 –121.4dB THD 和 101.2dB SNR。
PGA 增益 (V/V) | 输入幅度 (VPP) | ADC 信号功率 (dBFS) | SNR (dB) | THD (dB) | ENOB(位) |
---|---|---|---|---|---|
0.125 | 40.10 | -6.0 | 95.9 | -118.2 | 15.6 |
0.25 | 36.48 | -0.8 | 101.0 | -118.6 | 16.5 |
0.5 | 18.24 | -0.8 | 101.2 | -121.0 | 16.5 |
1 | 9.12 | -0.8 | 101.2 | -121.7 | 16.5 |
2 | 4.56 | -0.8 | 100.5 | -121.6 | 16.4 |
4 | 2.28 | -0.8 | 99.5 | -121.3 | 16.2 |
8 | 1.14 | -0.8 | 97.4 | -119.4 | 15.9 |
16 | 0.58 | -0.8 | 93.6 | -117.3 | 15.2 |