如何实现放大器与ADC之间的共模融合

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当我们拼命折腾自己,藐视摩尔定律,不断实现更小的几何尺寸和IC工艺时,供电或偏置轨也要走这条路了。大部分器件都用单边电源给元件供电,但我们可以看到大部分信号仍是双极性形式。为了给放大器和转换器建立新“零”点或中心码,需要在两者之间定义一个共模(CM)电压。否则,您的设计基本上无法工作。

 

两个器件之间的公共地有时比较隐蔽。对于放大器和模数转换器(ADC),在指定新型信号链应用时经常会忽视这些需求,这一般是因为数据手册被忽略太久了!两个器件当然都会有些限制规定,以便适应输入/输出范围和电源。所以要小心谨慎,不管怎么样,都应读一下数据手册。

 

共模定义

 

现在,您已经选好了放大器和高速ADC,还会有什么不妥吗?您已经进行了大量的噪声分析,并找到了符合当前应用技术规格的设计。您是否考虑过两个相连器件之间的CM电压规格?问倒您了吧!

 

客户在不了解规定两个器件处理性能的这一参数时,就会向技术支持人员提出疑问。如果采用交流耦合设计,并且不需要任何直流内容,您读到这里就可以了。否则,对于交流耦合应用,需在放大器/转换器之间使用一个耦合电容来打破这种CM不匹配。这样,设计才能够优化放大器输出和转换器输入的CM偏置。

 

如果属于直流耦合应用,就需要保留信号的直流内容。CM在这里非常重要,它能使信号精确分解成数字位、代码和最低有效位(LSB)。

 

CM电压只是信号移动(图1)的中点。如果您是一个转换器迷,您还可以将它看作是新中点或零代码。作为放大器,通常通过一个VOCM引脚或某种类似的器件,在输出端建立CM。不过要小心,这些引脚也有特定的电流和电压范围要求。

  


图1 CM电压是差分信号移动的中点

 

最好是查阅放大器数据手册,并且/或者使用不会使电路内部的任何相邻电路或基准点负荷过重的稳定偏置点。不要只是提取一个转换器的基准电压引脚(VREF),它通常是转换器满量程的一半,可能无法提供充分的高精度偏置。

 

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