模數轉換器（ADC）數據手冊和應用通常建議使用低源阻抗驅動其輸入。本應用筆記解釋了在沒有緩沖器的情況下使用高阻抗驅動ADC時可能產生的影響，例如增益誤差增加和失真。

無窮無盡的數據手冊和應用筆記指示模數轉換器（ADC）用戶以低源阻抗驅動ADC。然而，這些指令通常不會告訴我們如果不使用低阻抗會發生什么，以及它對電路性能的影響。本文解釋了模數轉換器輸入端高源電阻引起的失真來源背后的原理和技術。

通過查看下面的圖1中的簡單電路，我們可以開始了解高源阻抗效應的問題。它滿足了使用簡單的分壓器將±10V信號縮放至0至5V ADC輸入的常見需求。

圖1.使用簡單的分壓器調整ADC輸入。

對于本電路，進入ADC的有效驅動阻抗是戴維寧等效阻抗，回頭看分壓器，等于分壓電阻的并聯組合。這種有限的輸入電阻充當分壓器，ADC的輸入阻抗導致低頻增益誤差，如圖2所示。

圖2.有限輸入阻抗引起的誤差電流和電壓。

除了增益誤差之外，這種有限的輸入電阻還會引起另外兩個問題。第一個是建立時間誤差。這是由于采樣電容只允許在采樣周期的一部分（稱為采集周期）內充電。在此采集期間，由于輸入電阻和輸入采樣電容產生的額外時間常數，建立時間將增加。該誤差可以通過使用以下公式在采集時間段內使用輸入電容和源阻抗查看RC時間常數的建立來估計：

沉降比 = 1-e-（收購/遙控）

這主要是線性誤差，但可能有一些非線性分量。

第二個誤差有時比上面討論的增益誤差更嚴重，是失真。這種失真的原因可以通過認識到ADC的輸入電阻和輸入電容產生具有頻率相關增益誤差的低通濾波器來理解。失真是由于電容器的正常電壓相關特性而發生的，這意味著電容會隨著施加的電壓而變化。這種特性在半導體工藝技術中更為明顯。

描述電壓曲線一個區域這種變化的公式為：

C = C0× （ 1 + K × V- ），

其中

C0是標稱電容，V是電容兩端的電壓，

K是半導體工藝和設計依賴常數。

該電容的典型曲線圖如圖3所示。

圖3.電容器隨施加電壓的變化。

回到圖2，這種電壓相關的電容導致電容充電所需的電流隨電壓（除頻率外）而變化。該電流通過ADC驅動阻抗，產生壓降誤差，該誤差再次隨電壓變化。如果該誤差與電壓無關，則會產生線性誤差，如上所述。但是，由于它與電壓有關，因此會產生非線性誤差。對于正弦波，此錯誤包含諧波。而且，由于該誤差源于電流對電容充電，因此在直流時不存在該誤差，并且隨頻率成比例地變大。

對于一個ADC，這種誤差的一個數量級的例子是，在500kHz輸入頻率、1kΩ源阻抗和滿量程輸入電壓下，產生70dB的THD。該失真分量將隨阻抗和頻率近似線性變化。例如，輸入頻率和源阻抗組合（5MHz，1kΩ）和（500kHz，10kΩ）將差10倍或20dB，產生50dB的THD。請注意，由于這種效應高度依賴于設計和半導體工藝，因此不同的ADC可能具有完全不同的數字。因此，這些數字不應應用于任何設計。

沒有簡單的方法可以確定這對您的電路有多大問題，因為半導體制造商沒有指定電壓相關輸入電容等參數。最好的建議是遵循制造商的建議，了解滿足所述性能所需的輸入電阻的最大尺寸。始終以盡可能低的阻抗驅動ADC的輸入始終是一種很好的做法。

更好的解決方案是使用在IC上集成上述電阻分壓器的IC產品。對于這些產品，IC設計工程師已考慮和/或補償源阻抗的影響，以確保器件符合其失真規格。

MAX1159、MAX1189、MAX1132-35和MAX1142-45等經過預先設計的器件可將較高輸入電壓轉換為內部較低電壓。這些轉換器具有各種電源電壓、輸入電壓和分辨率（#位），如下表1所示。