高精度SAR ADC支持电路设计：内部与外部基准比较与故障处理策略

本文将深入探讨高精度逐次逼近型ADC（Successive Approximation Register, SAR）支持电路的设计以及故障排除策略。首先，我们关注的是SAR基准电压源的两种类型：内部和外部。内部基准电压源的优势在于其易用性与空间效率，它们直接集成在ADC内部，便于实现，但可能在性能上受限于集成的噪声水平、ppm/C温度漂移和初始精度。相比之下，外部基准电压源可以提供更高的性能，特别是在噪声控制和稳定性方面，但需要额外的电路设计以确保最佳效果。 SAR电路的核心组成部分包括基准电压输入（REF）与开关电容输入，后者在每次位检验阶段都会切换到REF，可能导致动态电流负载。吞吐速率和内部位检验时钟的选择对电流峰值有直接影响，特别是对于最高位（MSB），需要足够大的储能电容来保证基准电压的稳定性，通常推荐10微法特（μF）或更大。基准电压源在转换期间需为这些电容充电，同时基准电流应根据指定的吞吐速率进行调整，与之成正比。 基准电压输出驱动也是一个关键环节，可能采用带隙基准电压源配合缓冲器，如ADR43X和ADR45XX系列，以降低噪声并确保足够的电流负载能力。在突发模式下，基准电压源的性能可能会降低，因为其输出电流可能超过总输入电流的平均值，此时需要考虑基准电压源的吸电流功能，尤其是在故障条件下。 老式的基准电压源可能缺乏吸电流功能，仅提供电源电流，这在驱动多路ADC时可能成为问题。因此，针对这种情况，文章强调了基准电压缓冲器的使用，特别是在驱动多个ADC时，它能确保信号的稳定传输，抵抗高频和低频纹波，并且必须能够稳定地驱动大电容负载。此外，电路布局也很重要，比如将储能电容尽可能靠近REF引脚，以减小干扰，并通过星型连接至缓冲器以优化信号完整性。 在基准电压源补偿和噪声管理方面，文章提醒读者要考虑缓冲器本身的噪声特性，并通过适当的计算或选择来估算和减小总的噪声影响。对于同步采样型应用，每个SAR ADC都需要独立的基准电压源，确保每个电路板或系统中的信号处理一致性。 本文深入剖析了高精度逐次逼近型ADC支持电路设计的关键要素，包括基准电压源的选择、电流负载控制、噪声抑制以及故障条件下的应对策略，为工程师在实际应用中优化电路性能提供了宝贵指导。