高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器,設(shè)計(jì)問題解決,PGA法,單個高分辨率ADC
在相對較低分辨率ADC之前連接可編程增益放大器(PGA)。
將輸入信號加在ADC之前連接的緩沖放大器。
使用高分辨率ADC。
歷史上，PGA方法曾經(jīng)非常流行，因?yàn)榕c較低成本ADC配對使用時，它比高分辨率ADC更具成本優(yōu)勢。此方法特別適用于輸入信號接近0V但具有較寬動態(tài)范圍的情況。
這類似于過程控制系統(tǒng)，需要監(jiān)控具有不同信號范圍的各種傳感器信號，例如聲壓計(jì)。如果對較寬動態(tài)范圍的信號進(jìn)行增益范圍調(diào)整，所產(chǎn)生的最關(guān)鍵誤差是“交越不匹配”。
這意味著當(dāng)PGA切換到不同的增益值時，數(shù)字輸出可能在那個點(diǎn)發(fā)生上下跳變。因此，在每一級都必須小心匹配增益來降低這種影響。從不同信號源中復(fù)用信號時，這個問題并不重要。然而，這與系統(tǒng)是否針對每個信號設(shè)計(jì)固定增益有關(guān)，如圖2所示，或者對于較寬范圍信號輸入進(jìn)行動態(tài)增益切換。
增益范圍調(diào)整方法會產(chǎn)生以下問題：
雖然可驅(qū)動一個12位ADC，但如果在其前放置一個增益為27 = 128的放大器，則放大器的有效輸入噪聲和失調(diào)電壓精度必須為18位。對于采用固定增益運(yùn)算放大器，這會有問題，而采用PGA切換時，問題可能還會更嚴(yán)重。這樣，將精度要求從ADC轉(zhuǎn)移到PGA，卻沒有帶來任何好處。
在進(jìn)行增益切換時，必須先對信號有所了解�？墒褂肁DC的超量程輸出，并配合軟件，或者通過比較器來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這個過程很麻煩，而且切換時間也會是個問題。（也許您還記得古老的增益范圍調(diào)整DVM，在改變范圍時它的速度有多慢！）可以對增益為128的精密低噪聲運(yùn)算放大器進(jìn)行簡單的分析：計(jì)算有效輸出噪聲和失調(diào)電壓，并與低分辨率ADC的最低有效位(LSB)進(jìn)行比較。然而，在高增益模式下，運(yùn)算放大器的線性度會是個問題。
