设计说明

此设计说明如何将传感器输出端与 SAR ADC 输入端直接连接。在无线环境传感器、气体探测器、烟雾和热量探测器等应用中，输入变化非常缓慢，传感器输出电压的采样速率也相对较慢（10ksps 左右）。在此类或类似系统中，传感器输出端可与 SAR ADC 输入端直接连接，而不需要使用驱动器放大器，因此可实现小尺寸、低成本的设计。

将传感器输出端直接连接到 SAR ADC

下图显示了在不使用驱动器放大器的情况下将传感器直接连接到 SAR ADC 输入端的典型应用图。传感器框图突出显示了传感器输出端的戴维南等效电路。源电压 V_TH 是戴维南等效电压，而源电阻 R_TH 是戴维南等效阻抗。大多数传感器数据表都提供了传感器的戴维南模型，从中可以轻松计算出串联阻抗的值。

规格

设计注意事项

1. 确定输入信号的源阻抗。计算输入源阻抗和滤波电容（已知值）的 RC 时间常数。
2. 确定输入信号在给定源阻抗和滤波电容组合情况下趋稳所需的最小采集时间。
3. 选择 COG 电容器以更大限度减少失真。
4. 使用 0.1% 20ppm/°C 或更高规格的薄膜电阻器以实现良好的增益漂移并更大限度地减少失真。

ADC 输入稳定的元件选择

当模拟输入源能够驱动 SAR ADC 的开关电容器负载并能够在 SAR ADC 的采集时间内将模拟输入信号稳定在 ½ LSB 以内时，可将 SAR ADC 与传感器直接连接。为实现这一点，外部 RC 滤波器（R_TH 和 C_FLT）必须在 ADC 的采集时间 (t_ACQ) 内稳定下来。ADC 采集时间与外部滤波器的 RC 时间常数之间的关系为：

其中

• Ԏ_FLT = R_TH × C_FLT
• k 为 N 位 ADC 的单极时间常数

以下设计示例值是第 1 页的表中给出的值：

K = 11（用于 14 位 ADC 的单极时间常数乘数）– 有关详细信息，请参阅模拟工程师口袋参考书 的第 96 页和第 97 页。

使用以下公式计算正确趋稳所需的最小采集时间：

有关 SAR ADC 和 SAR ADC 前端设计的更多信息，请参阅 SAR ADC 前端组件选择简介 视频。

使用 TI-TINA 进行瞬态输入稳定仿真

下图显示了 ADS7056 ADC 在给定 3.15V 直流输入信号时的稳定情况。该类型的仿真表明已正确选择采样保持反冲电路。请参阅 优化 Rfilt 和 Cfilt 值（TI 高精度实验室 - ADC 培训视频系列）了解有关此主题的详细理论。

增加 SAR ADC 的采集时间以实现输入信号稳定

可通过以下方式降低吞吐量来增加 SAR ADC 的采集时间：

1. 降低 SCLK 频率以降低吞吐量。
2. 使 SCLK 固定在最高允许值并增加 CS 高电平时间。

下表列出了 ADS7056 SAR ADC 在吞吐量为 10ksps (tcycle = 100µs) 条件下运行时的前两种情况的采集时间。第 2 种情况为输入信号趋稳提供了更长的采集时间，因为在固定的转换和周期时间条件下 SCLK 的频率提高了。

下表显示的是，当输出阻抗为 10kΩ 的传感器输出端与 ADC 输入端直接连接时，8 位、10 位、12 位和 14 位 ADC 相对于采样速度和有效位数 (ENOB) 的性能比较。正如预期的那样，随着采样速率升高，由于采集时间减少，ENOB 会降低。

采用不同源阻抗在不同吞吐率条件下实现的性能

下图提供了 ADS7056 采用不同输入阻抗在不同吞吐量条件下实现的 ENOB。请注意，下图所有结果的得出条件是采用 100Hz 模拟输入信号并且没有 ADC 驱动器放大器。

设计中采用的器件

主要文件链接

米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，SBAA256 的源文件，SBAC178 支持文件