共享基准电压源可能会影响精密ADC性能

凌力尔特提供的精密 ADC 可提供高水平的性能。为了实现这种高性能，必须正确实现许多设计元素，例如低噪声电源和基准电压源、适当的旁路、接地层、快速建立驱动器和低抖动时钟。即使其中一个元件执行不力，也会严重影响ADC的性能。

施加在ADC基准输入端的电压是一个特别关键的元件。通常，为了节省资金或电路板空间，在具有多个精密ADC的系统中，工程师会倾向于在系统中共享一个基准电压源，而不缓冲每个基准电压源输入。ADC中没有内部基准电压缓冲器的基准电压源引脚通常不是静态节点。当ADC经历转换过程时，REF引脚上会出现一系列毛刺，必须快速建立，才能使ADC准确转换输入信号。如果共用基准电压，这些毛刺会干扰相邻ADC的转换。即使相同类型的ADC同时转换，也会发生这种情况。本文旨在说明当多个精密ADC共享一个公共基准电压源时会发生什么，以说服读者避免使用这种快捷方式。

图 1 所示电路示出了两个 LTC2380-24 ADC 以链式模式连接，采用一个公共基准。LTC®2380-24 是一款低噪声、低功率、高速 24 位逐次逼近寄存器 （SAR） ADC，具有一个集成的数字平均滤波器。LTC2380-24 具有一个 145dB 的动态范围，并能在一个 -117dB 的典型 THD 下采样高达 2Msps。47μF基准旁路电容放置在尽可能靠近ADC的REF引脚的位置，以最大限度地提高其效率。数据是用图1所示电路获取的，通过移除ADC A并将ADC B的RDL/SDI输入接地来修改电路。一个ADC和两个ADC情况的时序相同，以最大程度地减少时序变化可能导致的任何差异。

图1.两个 LTC2380-24 ADC 共用一个公共基准

图2比较了一个ADC和两个共享相同基准电压源的ADC的THD与采样速率。如图2所示，共享基准电压源会导致THD在最大采样速率下下降多达8dB。当采样速率减慢至125ksps时，差异降至仍然显着的4dB。图3所示的THD与输入幅度比较显示，与单个ADC相比，共享基准电压源会导致THD下降超过10dB，输入幅度范围为-20dBFS至-9dBFS。低于-30dBFS的输入幅度时，THD性能几乎相同。性能上最大的差异出现在图4所示的THD与输入频率比较中。当输入频率高于41kHz时，当2个ADC共用一个基准电压源时，THD性能开始断崖式下降。当输入频率为50kHz时，共享一个基准电压源的两个ADC的THD性能几乎不在图表上，为-49dB，而单个ADC的THD性能为-104dB。即使在低输入频率下，THD的差异也始终大于7dB。

图2.一个ADC和两个共享公共基准电压源的运算速率与采样速率的关系

图3.一个ADC和两个共享一个基准电压源的ADC的THD与输入幅度的关系

图4.一个ADC和两个共享一个基准电压源的ADC的THD与输入频率的关系

本文提供的电路和数据旨在演示当多个高性能ADC共享同一基准电压源而每个基准电压源输入没有缓冲器时发生的性能损失。在采样速率、输入幅度和输入频率范围内，THD显著下降。阅读本文后，希望任何设计精密ADC电路的人都能被说服，要么为所使用的每个ADC使用单独的基准电压源，要么用公共基准电压缓冲每个ADC基准电压输入。

审核编辑：郭婷