正如我們上次討論的，我們將介紹ADAQ798x集成ADC驅動器的幾個常見且有用的配置選項，如何設計它們，以及在設計時需要注意什么。在今天的文章中，我們將討論如何使用常見的同相配置將ADAQ798x與小于ADC輸入范圍0 V至VREF的單極性輸入源連接。

同相配置

ADC在0 V和V之間轉換輸入裁判.這意味著ADC驅動器的輸出也必須為0 V至VREF允許系統利用 2 的全部范圍16ADAQ798x提供的代碼。ADAQ798x的集成ADC驅動器可提供增益，為幅度較小的信號提供必要的升壓。

這就是同相配置的用武之地！這種配置為單極性信號提供增益、高輸入阻抗，并且只需要兩個額外的電阻。

許多系統設計人員已經知道同相配置的工作原理，但我們將在ADAQ798x的背景下進行研究，以及配置如何影響關鍵系統性能參數，包括系統噪聲、信噪比（SNR）和總諧波失真（THD）。

一、我們如何選擇電阻R。f和 Rg給定應用的輸入范圍和基準電壓？ADC驅動器輸出端的電壓（vAMP_OUT） 是：

鑒于vAMP_OUT介于0 V和VREF之間，則很容易計算出應用輸入范圍（vIN+）的Rf與Rg之比：

計算 R 后f到 Rg比率，則必須選擇其特定值。這些電阻的“正確”值取決于應用，必須選擇這些電阻以平衡系統噪聲性能與功耗、失真和放大器穩定性。R 值較低f從而降低噪聲，但也會導致從ADC驅動器的輸出中消耗更多的電流（增加功耗）。使用較高的 R 值f可以限制這種功耗，但會導致增加系統噪聲和潛在的穩定性問題。

電阻產生的噪聲量與其電阻成正比。較大的電阻會產生更多的噪聲，并且會影響系統的本底噪聲和交流性能規格（如SNR）。總系統噪聲可以通過取電路中各個噪聲源（包括電阻、ADC驅動器和ADC本身）的平方根來計算：

其中 vn，系統是系統均方根本底噪聲，Vn，模數轉換器驅動器是ADC驅動器電路（包括外部電阻）的總噪聲，v。n，ADC是ADC的本底噪聲規格。

ADAQ7980/ADAQ7988數據手冊說明了如何計算電壓n，模數轉換器驅動器（參見噪聲考慮因素和信號建立），并給出vn，ADC作為 44.4 μV有效值用于5 V基準電壓源。CN-0393還解釋了如何根據系統總噪聲計算系統的預期SNR（參見系統噪聲分析）。為了簡潔起見，我們不會在這里再次進行這些計算，但我們將在這里給出另一個示例。

讓我們看一下ADAQ7980在使用0 V基準電壓源時需要直接與輸出范圍為2 V至5.5 V的傳感器接口的情況。由于傳感器的輸出幅度等于ADC輸入范圍的一半，因此ADC驅動器的增益應設置為2。這需要 Rf等于 Rg，但選擇了Rf有些靈活。首先，讓我們看看 R 的不同值是如何不同的f（和 Rg） 影響系統的本底噪聲和相應的預期 SNR：

如您所見，當使用較高的R值時，系統噪聲會增加，SNR會降低f和 Rg.增加增益也會降低SNR性能，因為它會增加ADC驅動器的輸入電壓噪聲和R貢獻的有效噪聲。g.下圖顯示了使用R時各種增益的SNR和THD（總諧波失真）的測量結果f= 1 kΩ（輸入頻率 = 10 kHz）。

然而，選擇較小電阻的缺點之一是ADC驅動器需要通過反饋網絡提供更多電流（從而提供更多功率）。通過R的瞬時電流f和 Rg是 vAMP_OUT除以 R 之和f和 Rg.該電流會增加系統的總功耗，在低功耗應用中應加以限制。

結語

這種配置的一個好處是其輸入阻抗非常大，因為源直接連接到ADC驅動器的同相節點。這對于輸出阻抗非常大的源特別有用。我們將看到，對于其他配置，情況并非總是如此。

雖然同相配置可以提供增益，但也存在一些實際限制。首先，如本模擬對話文章所述，ADC驅動器必須保持一定的大信號和小信號帶寬，以實現ADC的正向和反向建立要求。帶寬與閉環增益成反比。系統噪聲也會隨著增益的增加而增加，并且在某一點上會大大降低性能，如果沒有大量的濾波，就無法實現（我們將在本系列的后面介紹）。

此外，對于需要極低失調、增益誤差和漂移的應用，請確保使用具有足夠容差和TCR規格的精密電阻。如果可能，請使用匹配的電阻器網絡，該網絡指定其各個電阻器之間的電阻和TCR跟蹤（例如，LT5400系列）。CN-0393更詳細地探討了這一概念。另請注意，ADC驅動器的輸入偏置電流將流過Rf和 Rg，這將在系統中產生電壓偏移。可以在ADC驅動器的同相節點和輸入源之間放置一個電阻，以平衡這些失調，但請記住，該電阻也會給系統增加噪聲！

審核編輯：郭婷