降低ADC信噪比损失的设计技巧

在使用模数转换器(ADC)进行设计时，人们很容易错误地认为，缩小输入信号以满足ADC的满量程范围，会造成信噪比(SNR)的明显降低。需要处理宽电压摆幅的系统设计人员对此更是尤为关注。此外，与较高电压供电的ADC相比，低压供电(5V或更低)的ADC更是种类繁多。较高电压供电通常会导致更大的功耗和更复杂的电路板布局(例如，需要更多的去耦电容)。本文将讨论影响SNR损失(由信号缩放引入)的主要因素，如何对其进行定量分析，以及更重要的是：如何把这种影响降至最低。

传感器或系统产生的许多信号都是双极性高压信号(如广泛使用的±10V信号)。不过，有很多简单的方法可以使这种信号通过ADC；也可以采用各种集成高压ADC解决方案：可处理这种满量程的大输入信号，而又不牺牲SNR。这些解决方案需要极高的供电电压来满足输入范围的要求，并且其功耗也相当大(图1)。这些高压ADC还缩小了信号调理(运放)解决方案的选择范围。如果信号需要与高压和低压输入组合多路复用，系统成本会大幅提升(图2)。

图1：高压ADC可适应大输入信号，但却以较大功耗为代价。为了实现这种方案，通常需要±15V和+5V电源。

图2：多路复用双极性高压ADC系统。

还可以使用输入放大器对信号进行缩放，使其与低压ADC的满量程输入范围相符合。这种信号调理电路可以连接到一个多路复用输入，从而使所有的信号都能与ADC的范围相符合(图3)。

图3：使用单个低压ADC的高压多路复用系统。

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