高速运算放大器简化多通道ADC的驱动，降低功耗

简介

缓冲现代16/18位模数转换器（ADC）所需的高速运算放大器通常会耗散为ADC本身的功率很大，通常最大偏移规格约为1mV，远远超过ADC。如果需要多个多通道ADC，功耗会迅速上升到不可接受的水平。此处介绍的简单缓冲器能够驱动LTC2372-18 8通道ADC并实现接近数据手册的SNR，THD和如果所涉及的输入信号在DC至1kHz范围内，则具有极低功耗的失调性能。

电路描述

LTC2372-18是一个低噪声，500ksps，8通道18位逐次逼近型寄存器（SAR）ADC。 LTC2372-18采用5V单电源供电，可实现-110dB THD（典型值），100dB（全差分）/ 95dB（伪差分）SNR（典型值），偏移为±11LSB（最大值），功耗仅为27mW（典型值） LT6016是一款双路轨到轨输入运算放大器，输入失调电压小于50μV（最大值），每个放大器仅吸收315μA（典型值）。它也可作为单通道和四通道（LT6015 / LT6017）提供。

图1所示电路显示LT6016运算放大器配置为同相缓冲器，用于驱动LTC2372-18的模拟输入。每个运算放大器的典型功耗仅为3.7mW。对于所有八个通道，功耗仅为30mW，与ADC的功耗大致相同。在单个5.25V电源上运行LT6016并启用ADC的数字增益压缩模式可将总运算放大器功耗降低一半以上至13mW，但代价是SNR略有下降。

缓冲器输出端的RC滤波器可最大限度地降低LT6016的噪声影响，并降低由MUX和输入采样电容引起的采样瞬态影响。

电路性能

图2显示了图1电路完全差分驱动的LTC2372-18的32768点FFT。在400ksps时THD为-114dB，SNR为98.5dBFS，与典型值相比较LTC2372-18的规格。

图3显示了LTC2372-18的伪差分和全差分模式的数字增益压缩关闭和开启时的SNR与采样率的关系。关闭数字增益压缩后，LT6016的电源电压为+ 8V / -3.6V。在数字增益压缩开启的情况下，LT6016采用单5V电源供电。数字增益压缩关闭时，SNR保持相当平稳，为94dBFS（伪差分）/98.5dBFS（完全差分），数字增益压缩开启时为92.1dBFS（伪差分）/96.6dBFS（完全差分），高达500ksps模式。

图4显示了LTC2372-18的伪差分和全差分模式的THD与采样率的关闭和开启数字增益压缩。对于伪差分模式，THD在300ksps时开始升至-110dB以上，对于全差分模式，THD在400ksps时升至-115dB以上。数字增益压缩对THD性能的影响很小。在全差分模式下，THD永远不会低于-100dB，直到LTC2372-18的整个500ksps采样速率。

图5显示了缓冲器和ADC与采样的组合偏移误差在数字增益压缩关闭的伪差分模式下的速率。偏移最初小于3LSB，并且在采样率达到400ksps之前不会降低。

图6显示了400ksps采样率的失真与输入频率的关系。高于1kHz，所有模式的失真都会上升。

结论

LTC2372-18 18位，500ksps，8的简单驱动程序示出了由配置为非反相缓冲器的LT6016低功耗精密双运放组成的通道SAR ADC。驱动器每个运算放大器仅耗散3.7mW（典型值），并且通过在数字增益压缩模式下使用ADC运行单个5V电源可以降低至1.6mW。

采样率低于300ksps时， SNR测量为94dB（伪差分）/98.5dB（完全差分），增益压缩关闭，92.1dBFS（伪差分）/96.6dBFS（全差分），数字增益压缩开启; THD的测量值为-110dB（伪差分）/ - 115dB（完全差分），数字增益压缩关闭或打开。偏移量小于3LSB（伪差分），增益压缩关闭。在300ksps以上，性能逐渐下降至LTC2372-18的完整500ksps采样率。