如何實(shí)現(xiàn)放大器與ADC之間的共模融合

當(dāng)我們拼命折騰自己，藐視摩爾定律，不斷實(shí)現(xiàn)更小的幾何尺寸和IC工藝時(shí)，供電或偏置軌也要走這條路了。大部分器件都用單邊電源給元件供電，但我們可以看到大部分信號(hào)仍是雙極性形式。為了給放大器和轉(zhuǎn)換器建立新“零”點(diǎn)或中心碼，需要在兩者之間定義一個(gè)共模(CM)電壓。否則，您的設(shè)計(jì)基本上無(wú)法工作。

　　兩個(gè)器件之間的公共地有時(shí)比較隱蔽。對(duì)于放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，在指定新型信號(hào)鏈應(yīng)用時(shí)經(jīng)常會(huì)忽視這些需求，這一般是因?yàn)閿?shù)據(jù)手冊(cè)被忽略太久了!兩個(gè)器件當(dāng)然都會(huì)有些限制規(guī)定，以便適應(yīng)輸入/輸出范圍和電源。所以要小心謹(jǐn)慎，不管怎么樣，都應(yīng)讀一下數(shù)據(jù)手冊(cè)。

　　共模定義

　　現(xiàn)在，您已經(jīng)選好了放大器和高速ADC，還會(huì)有什么不妥嗎?您已經(jīng)進(jìn)行了大量的噪聲分析，并找到了符合當(dāng)前應(yīng)用技術(shù)規(guī)格的設(shè)計(jì)。您是否考慮過(guò)兩個(gè)相連器件之間的CM電壓規(guī)格?問(wèn)倒您了吧!

　　客戶在不了解規(guī)定兩個(gè)器件處理性能的這一參數(shù)時(shí)，就會(huì)向技術(shù)支持人員提出疑問(wèn)。如果采用交流耦合設(shè)計(jì)，并且不需要任何直流內(nèi)容，您讀到這里就可以了。否則，對(duì)于交流耦合應(yīng)用，需在放大器/轉(zhuǎn)換器之間使用一個(gè)耦合電容來(lái)打破這種CM不匹配。這樣，設(shè)計(jì)才能夠優(yōu)化放大器輸出和轉(zhuǎn)換器輸入的CM偏置。

　　如果屬于直流耦合應(yīng)用，就需要保留信號(hào)的直流內(nèi)容。CM在這里非常重要，它能使信號(hào)精確分解成數(shù)字位、代碼和最低有效位(LSB)。

　　CM電壓只是信號(hào)移動(dòng)(圖1)的中點(diǎn)。如果您是一個(gè)轉(zhuǎn)換器迷，您還可以將它看作是新中點(diǎn)或零代碼。作為放大器，通常通過(guò)一個(gè)VOCM引腳或某種類(lèi)似的器件，在輸出端建立CM。不過(guò)要小心，這些引腳也有特定的電流和電壓范圍要求。

圖1 CM電壓是差分信號(hào)移動(dòng)的中點(diǎn)

　　最好是查閱放大器數(shù)據(jù)手冊(cè)，并且/或者使用不會(huì)使電路內(nèi)部的任何相鄰電路或基準(zhǔn)點(diǎn)負(fù)荷過(guò)重的穩(wěn)定偏置點(diǎn)。不要只是提取一個(gè)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓引腳(VREF)，它通常是轉(zhuǎn)換器滿量程的一半，可能無(wú)法提供充分的高精度偏置。