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第14课 高速ADC模块设计
高速ADC模块包括信号调理和A/D采样两部分电路。A/D芯片采用的是TI公司的10位、40MHz采样率、具有片内基准的高速模数转换器ADS822E芯片。信号调理电路采用是TI公司的宽带、具有电压限制功能的运算放大器OPA2690。 ADS822E的供电电源为5V。它的输入信号可以是一个单端输入信号，也可以是一个差分输入信号。其内部有一个参考电压：REFT为3.5V，REFB为1.5V；参考电压也可以外部输入。具有较高的SNR（信噪比），达到60dB；较低的DNL（差分非线性），达到0.5LSB。ADS822E是+ 3 V或+ 5 V逻辑I / O兼容（通过VRDV引脚配置）。ADS822E的内部结构框图如图1所示，SSOP封装的引脚如图2所示，引脚功能如表1所列。当采用单端方式输入信号时，ADS822E模拟量和数字量的对应关系如表2所列。 图1 ADS822E的内部结构框图 图2 ADS822E的引脚图 表1 AD822E的引脚及功能表
表2 ADS822E单端输入的模拟量和数字量对应关系 OPA2690的单位增益带宽可以达到100MHz以上；具有很高的摇摆率，达到1800V/μs，可以保证包括方波在内的任何信号输入的快速转换；可以单一+5V～+12V或者±2.5V～±6V电源供电。其SO封装的引脚如图3所示。 图3 OPA2690的引脚图 高速ADC模块电路是采用ADS822E芯片资料上的参考电路设计，电路如图4所示。电路设计成直流耦合方式，方便输入直流和交流信号；使用ADS822E的片内基准，并设计其为单端输入形式，输入信号的范围为1.5V～3.5V（2Vpp）。事实上，为了保证采样精度，大多高速A/D输入范围都不是从0V开始，这一点使用时请注意。因此，信号输入A/D之前还需要进行调理，即偏移。电路通过OPA2690跟随A/D基准源REFB（1.5V），并经过电阻R7=1kΩ和R8=200Ω分压得到1.25V（1.5×1000/1200）的抬升电压，输入到OPA2690A的同相输入端构成加法电路，实现对输入信号的偏移。取R5=R6=510Ω，1.25V同相输入时电压放大2倍，外部信号从反相输入电压跟随不放大，这样可以刚好实现对输入信号进行2.5V的抬升。因此，输入到A/D芯片的电压为（2.5-ui）V；而从外部看，高速ADC模块的输入信号范围为±1V（2Vpp）。运放和模数转换器输入端之间有一个有RC构成的低通滤波器，截止频率为79.58MHz。模数转换器输入端和数据接口引脚之间接有100Ω电阻，起到阻抗匹配的作用。运放和模数转换器电源端都接有10μF钽电容和0.1μF瓷片电容，起到旁路电容的作用。 图4 高速ADC模块电路
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