图 5 LSB 中积分非线性与 1MSPS 输出代码的关系
当功耗受到限制时,噪声优化就变得困难了。在 ADS8329/30 上,通过将参考缓冲器移出 ADC,可以实现低噪声。这就要求一个外部电容器能够对由 ADC 电容器阵列引起的参考突波进行补偿。如果这种电容器高至 216+1,那么在一个转换期间该电容器的压降会保持在 LSB 的一半以下。对于 ADS8329 而言,推荐使用 22uF 陶瓷电容器,以其 0805 尺寸和 X5R 质量,现在开始供货。参考电压应该具有一个良好的负载抑制,以便转换器输入的平均电流不会引起参考输入压降(该压降超过了 LSB 的一半)
图 6 DC 输入电压下 4096 代码的代码分布
除该参考电压以外,内部电容器也是一个主要的噪声源。动态误差校正允许较小的内部调整误差。这样,就可以减少比较器带宽。这两个因素均限制了噪声,因此就实现了一个 DC 输入电压的紧密噪声分布(如图 6 所示)。共计 4096 个采样中的 4087 个采样仅分布在 2 个代码上面。
市场上有少数产品表现出更为紧密的噪声分布,但是这些产品拥有全对称、全差动输入信号,其要求具有一个复杂的输入结构。ADS8329/30 提供了简单的单端输入范围,因此能够使用成本更低的 CMOS 放大器,例如:OPA365。
良好的线性和噪声性能还体现在 ADS8329/30 的 AC 性能上(能实现高达 93dB 的 SNR)。这种差分非线性将影响 SNR,同时积分非线性会引起谐波。图 7 显示了一个 10kHz 输入频率和 4096 采样的 FFT,同时还证实具有低谐波失真。更高频率时,总谐波失真 (THD) 取决于非线性输入开关和内部电容器。
这些非线性组件将会使 THD 迅速降低。在图 8 中,这种变化得到了监控。但是,相比一些颇具竞争力的产品,该下降趋势不那么剧烈。在其内部,使用了一种非常特殊的开关结构,以便使这些非线性开关位于一个低阻抗工作点上。这就大大降低了开关的影响。
图 7 显示一个 10kHz 输入信号的 4096 采样 FFT
单通道ADS8329和双通道ADS8330既不是市场上最快的 SAR 转换器也没有提供最低的噪声性能,但是它们是一种非常独特的最低功耗、高速、低噪声和良好线性度的组合。这就使它们特别适合于那些重视低功耗和高性能的各种应用,例如:手持终端设备或多通道同步采样应用等。
图 8 总谐波失真与输入频率的关系