模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）數(shù)據(jù)手冊和應用通常建議使用低源阻抗驅(qū)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(qū)動ADC時可能產(chǎn)生的影響，例如增益誤差增加和失真。

無窮無盡的數(shù)據(jù)手冊和應用筆記指示模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）用戶以低源阻抗驅(qū)動ADC。然而，這些指令通常不會告訴我們?nèi)绻皇褂玫妥杩箷l(fā)生什么，以及它對電路性能的影響。本文解釋了模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端高源電阻引起的失真來源背后的原理和技術(shù)。

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(diào)整ADC輸入。

對于本電路，進入ADC的有效驅(qū)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(lián)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(nèi)充電。在此采集期間，由于輸入電阻和輸入采樣電容產(chǎn)生的額外時間常數(shù)，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(nèi)使用輸入電容和源阻抗查看RC時間常數(shù)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(chǎn)生具有頻率相關(guān)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(guān)特性而發(fā)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(shù)中更為明顯。

描述電壓曲線一個區(qū)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(shè)計依賴常數(shù)。

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(guān)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(qū)動阻抗，產(chǎn)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(guān)，則會產(chǎn)生線性誤差，如上所述。但是，由于它與電壓有關(guān)，因此會產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)生50dB的THD。請注意，由于這種效應高度依賴于設(shè)計和半導體工藝，因此不同的ADC可能具有完全不同的數(shù)字。因此，這些數(shù)字不應應用于任何設(shè)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(guān)輸入電容等參數(shù)。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(qū)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(chǎn)品。對于這些產(chǎn)品，IC設(shè)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(guī)格。

MAX1159、MAX1189、MAX1132-35和MAX1142-45等經(jīng)過預先設(shè)計的器件可將較高輸入電壓轉(zhuǎn)換為內(nèi)部較低電壓。這些轉(zhuǎn)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。