在运算放大器输出与ADC输入之间接串联隔离电阻对大多数应用都有好处。这个串联电阻有助于限制运算放大器的输出电流。串联电路的阻值选择很重要,较大的阻值则将增加从运算放大器端看过去的负载阻抗,并改善运算放大器的总谐波失真(THD)性能。不过,ADC最好由低阻抗源驱动,因此,必须找出此串联电阻的最佳阻值,以提供运算放大器和ADC组合电路的最佳指标,包括THD、信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)。
当将ADC与运算放大器进行接口,必须了解对获得所期望性能结果而言非常重要的技术参数。现代ADC的交流参数,如THD、SNR、建立时间以及SFDR,在滤波、测试与测量、视频和重建应用中都很关键。高性能运算放大器的建立时间、THD和噪声性能必须好于被驱动的ADC的相应值,以使系统具有合适的精度,而误差却最小或者没有误差。
在本文设计中,可以采用LMH6611或 LMH6618单运算放大器来驱动单通道ADC121S101ADC,可以采用LMH6612 或LMH6619双运算放大器来驱动差分输入ADC121S625 或ADC121S705ADC。这些放大器专门为要求高速、低电源电流、低噪声以及具有驱动复杂ADC和视频负载能力的大范围应用而设计,使用起来非常方便。
关键的运算放大器和ADC参数
有些系统应用要求低THD、低SFDR和宽动态范围。有些系统则要求高SNR,这可能为了突出噪声性能而牺牲THD和SFDR。
对运算放大器和ADC而言,噪声是非常重要的技术参数。影响ADC总体性能的噪声源主要有三个,即量化噪声、ADC本身产生的噪声(特别是在较高频率下)以及应用电路产生的噪声。输入源的阻抗可影响运算放大器的噪声性能。理论上,ADC的SNR可用下式求得:
SNR=6.02N+1.72 单位:dB
其中,N是ADC的分辨率。根据上式,12位ADC的SNR是74dB。不过,实际SNR值可能为72dB左右。为获得更好的SNR性能,ADC驱动器噪声应该尽可能低。LMH6611/LMH6612/LMH6618/LMH6619电压噪声只有10nV/vHz。
ADC驱动器的THD本身就应比ADC的THD低。LMH6618/LMH6619在2V(峰峰值)输出和100kHz输入频率下的SFDR为100dBc。LMH6611/LMH6612在2V(峰峰值)输出和1MHz输入频率下的SFDR为90dBc。
信噪失真比(SINAD)是综合了SNR和THD的一个参数。SINAD定义为输出信号RMS值与低于时钟频率一半的所有其它频谱分量(包括谐波但不包括直流)RMS值的比,是衡量整体ADC动态性能的一个参数。可根据下式从SNR和THD得到SINAD:
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