ADC外围电路的设计

　　在使用ADC芯片时，由于ADC的型号多样化，其性能各有局限性，所以为了使ADC能够适应现场需要以及满足后继电路的要求，必需对ADC的外围电路进行设计。ADC外围电路的设计通常包括模拟电路、数字电路和电源电路的设计。

　　1 模拟电路的设计

　　1.1 前置放大器电路的设计

　　市场上除了少数的ADC本身带有放大电路外，多数ADC都不具备此结构，而一般模/数转换系统的模拟输入信号是比较小的，因此通常需要使用模拟放大器，来提升输入电压。模拟放大器一般选用集成运算放大器、仪表放大器或隔离放大器等。使用模拟放大器时要着重考虑放大器的带宽和精度，当选择运算放大器时，其带宽和精度都应当优于所选择的ADC。

　　模拟放大器不仅能放大模拟输入信号，而且还具有阻抗变化的作用。对于输入电阻比较小的ADC，而信号源的内阻又比较大时，需要选用高输入阻抗、低输出阻抗的放大器，有时也可以加接电压跟随器，以提高输入阻抗，从而达到匹配的目的。

　　1.2 采样保持电路的设计

　　采样保持电路可以使ADC转换器在转换期间保持电压不变，因此对于没有采样保持电路的ADC，必需在模拟输入之前加接采样保持电路。在选用采样保持器时，要注重捕获时间和顶级率的选择，因为它们直接关系到模/数转换系统的整体性能。捕获时间实质就是采样保持器的采样阶段所需的时间，它要与ADC的转换时间合理配合，过大则影响ADC的转换速率，过小则容易产生功能混乱或数据丢失等现象。

　　在ADC进行转换的过程中，采样保持电路进入保持阶段。通常采样保持电路是靠电容来进行电压保持的，由于电容和采样开关中漏电流以及保持电路中偏置电流的影响，使保持的模拟电压随时间的延续而有所下降(或上升)，其下降的速率就是采样保持电路的顶级率。顶级率过大就会影响转换精度。顶级率和捕获时间不但与采样保持电路有关，而且还与外接的保持电容有关，增大电容时，可以减小顶级率，但捕获时间将增大，因此需要全面考虑。对于模拟输入电压变化缓慢的系统，可以不使用采样保持电路，一般模拟输入电压变化不超过1/2LSB时，就可不用。

　　1.3 多路开关的设计

　　多路开关也是ADC的主要外围设备之一。设计时需要注意以下问题：实际中，部分ADC的输入电阻较小，而模拟多路开关并不是理想开关，其导通电阻较大，因此ADC与模拟多路开关之间的阻抗并不匹配，这将影响整个系统的运行精度，因此不容忽视，这时可在多路开关与ADC之间加接高输入阻抗的电压跟随器;此外模拟多路开关存在漏电流，而且各路开关是并联的，当开关的路数较多时，漏电流就不能忽视，这时可采用分级模拟开关来解决这个问题;在多通道的数据采集系统中，当通道切换时，模拟电压将产生阶跃变化，这时应等阶跃变化稳定后，再让采样保持电路进入采样阶段;具有分级流水结构的ADC和∑-△型的ADC，其输出的数据是滞后的，因此需要全面考虑转换器外围电路所需的稳定时间以及ADC对多路开关的阶跃变化所需的响应时间等。