差分ADC中不同电阻容差对THD性能的影响

本应用笔记解释了输入端相同值电阻的不同容差如何改变全差分ADC的THD性能。电阻器的成本随着容差每降低一次而显著变化

概述

MAX11905为20位、全差分SAR模数转换器（ADC），采样速率为1.6Msps。在输入端选择容差最低的电阻可以实现最佳的THD性能。但是，如果最低公差不具有成本效益怎么办？如果选择更高容差的电阻，THD是否合理？为了回答这些问题，我们将进行设计测试，并在本应用笔记中注明研究结果。

模拟前端 （AFE）

模拟前端（AFE）由半增益级组成，采用MAX44205差分放大器。差分放大器使用6个电阻，MAX11905输入端需要另外两个电阻。图1显示了ADC的输入电路。通过改变八个电阻的容差，我们可以看到THD的变化。

图1.模数转换器输入电路。

模拟输入和ADC的测试条件

表1和表2显示了测试设计中的电源和基准电压源。

表 1.MAX11905电压电源和基准输入

 

MAX11905电源	电压 （V）
AVDD	1.8
OVDD	3.3
REFVDD	3.3
REFIN	3.0

 

表 2.MAX44205电压电源

 

MAX44205电源	电压 （V）
VS+	+5
VS-	-5

 

MAX44205的模拟输入端施加接近满量程的10kHz正弦波输入。我们以1.5Msps的采样率收集了32，768个样本。设备和系统设置为相干采样，以获得THD结果。

结果

表3显示了电阻测试容差的THD。表中还包括每个电阻的成本乘数，使用±5%作为基准容差。

表 3.不同电阻容差下的 THD 性能

 

电阻容差 （%）	总谐波失真 （分贝）	成本因素
±5（基础）	-108	x 1
±1	-113	x 1.5
±0.1	-118.4	x 25
±0.05	-120	x 45

 

由于AFE由8个电阻组成，因此成本乘以设计电路板上的电阻数量。如果设计需要容差为 ±0.05% 的电阻，则电阻器的成本因数为 360，而采用容差为 ±5% 的电阻器的设计中为 8。

结论

设计人员需要了解更改AFE电阻容差时所涉及的成本。预期的THD性能基于设计人员愿意花费的费用，因为每个设计都有预算。

审核编辑：郭婷