該應(yīng)用筆記介紹了測(cè)量和最大化 120 dB、24 位和 96 kHz 模數(shù)轉(zhuǎn)換器集成電路性能的技術(shù)。它介紹了 ADC 架構(gòu)、輸入緩沖器設(shè)計(jì)及其噪聲要求、噪聲計(jì)算和噪聲分析。它還描述了外部支持電路設(shè)計(jì)和一些示例結(jié)果。

A/D 轉(zhuǎn)換器架構(gòu)

本次討論中使用的 A/D 轉(zhuǎn)換器由一個(gè)模擬 delta sigma 調(diào)制器芯片和一個(gè)數(shù)字濾波器芯片組成，封裝在單個(gè) 28 引腳 SOIC 塑料封裝中。圖 1 顯示了該設(shè)備的框圖。delta-sigma 調(diào)制器設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)包括使用三電平調(diào)制器，校準(zhǔn)后可產(chǎn)生出色的線性度，調(diào)制器輸出數(shù)據(jù)的新穎編碼方案，可消除數(shù)據(jù)信號(hào)邊沿?cái)?shù)量和極性的數(shù)據(jù)相關(guān)變化，以及全差分設(shè)計(jì)，產(chǎn)生低失真和良好的共模抑制。抽取濾波器包括多個(gè)字長(zhǎng)輸出選項(xiàng)，以及可選的心理聲學(xué)噪聲整形。還包括實(shí)時(shí)使用的低群延遲。

A/D 轉(zhuǎn)換器框圖

輸入緩沖器設(shè)計(jì)

A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入緩沖電路必須滿足幾個(gè)嚴(yán)格的要求。這些包括：可忽略的噪聲貢獻(xiàn)、DC 電平從通常以零伏為中心的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)移到以 A/D 轉(zhuǎn)換器的共模電壓為中心的輸出信號(hào)、將緩沖放大器與開(kāi)關(guān)電容器電流瞬變隔離，同時(shí)保持低輸出阻抗，以免引起失真，并提供適合調(diào)制器采樣率的抗混疊濾波。

輸入緩沖器電路圖

圖 2 顯示了為此應(yīng)用選擇的伺服平衡差分輸入緩沖電路。該電路通過(guò)輸入端子上任一極性的差分或單端信號(hào)提供所需的差分輸出。輸入緩沖器的增益結(jié)構(gòu)旨在衰減產(chǎn)生 0 dBFS 數(shù)字輸出所需的 25.5 dBu (1.414 Vrms)。緩沖器輸入結(jié)構(gòu)中的 6 dB 衰減之后是 A/S 轉(zhuǎn)換器輸入處的電阻網(wǎng)絡(luò)，它提供額外的 13.3 dB 衰減

外部支持電路設(shè)計(jì)

A/D 轉(zhuǎn)換器的這種性能可能會(huì)因外部環(huán)境設(shè)計(jì)不當(dāng)而降低。本節(jié)介紹 A/D 轉(zhuǎn)換器周?chē)闹苯迎h(huán)境，包括接地層推薦、去耦電容器選擇、正確的時(shí)鐘發(fā)生器連接和過(guò)壓保護(hù)。

測(cè)試設(shè)置說(shuō)明

測(cè)試設(shè)置信號(hào)流

圖 3 顯示了測(cè)試設(shè)置的主要組件。這種設(shè)置的目標(biāo)是提供盡可能有利的環(huán)境，使 A/D 轉(zhuǎn)換器能夠發(fā)揮其最佳性能。Audio Precision System 2 用作模擬測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，并在 48 kHz 采樣率下確認(rèn)一些測(cè)量結(jié)果。PC 用于通過(guò)其控制端口控制 A/D 轉(zhuǎn)換器，還用于收集 96 kHz 的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)。在 PC 上運(yùn)行的定制軟件允許控制 A/D 轉(zhuǎn)換器和輸出數(shù)據(jù)的 FET 分析。

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