本文主要介紹了模數轉換器輸入緩衝器和保護技術
，旨在最大程度地獲得可靠的數據采集。該文檔還簡要描述了SCR閂鎖（這是創建低阻抗路徑）以及不同的輸入保護技術

，以確保ADC輸入電壓不超過轉換器的電源電壓。

 

ADC的輸入緩衝器和保護電路的設計對於優化和可靠的數據采集係統至關重要。Crystal Semiconductor的應用筆記“ ADC輸入緩衝器”很好地覆蓋了這一領域，係統設計人員應查看此信息。自“ ADC輸入緩衝器”發布以來，對與ADC輸入保護有關的其他信息和電路的要求很多。本應用筆記介紹了適用於CS5336係列轉換器的合適的緩衝器/保護電路。所描述的技術同樣適用於Crystal模數轉換器的其他係列。

 

SCR閂鎖

 

SCR閂鎖被定義為“通過觸發CMOS輸入和輸出電路中固有的寄生四層雙極結構（SCR）來在電源軌之間創建低阻抗路徑”。這是一種自我維持的條件，一旦被鎖存，CMOS器件將保持不變，無論I / O引腳電壓如何，直到電源電壓被移除為止。閂鎖期間過大的功耗也可能損壞設備。迫使電流流入CMOS器件的輸入或輸出通常會通過施加大於電源軌的電壓而引起閂鎖。上電時
，由於啟動閂鎖所需的電流量，Crystal Semiconductor ADC極ji不bu易yi閂shuan鎖suo。在zai加jia電dian期qi間jian施shi加jia大da於yu瞬shun時shi電dian源yuan電dian壓ya的de輸shu入ru電dian壓ya時shi，可ke能neng會hui出chu現xian問wen題ti。當dang電dian源yuan電dian壓ya超chao過guo絕jue對dui最zui大da規gui定ding值zhi時shi
，可ke能neng會hui發fa生sheng不bu太tai常chang見jian但dan同tong樣yang具ju有you破po壞huai性xing的deSCR條件。設計人員可以使用幾種保護技術，每種保護技術各有優缺點。

 

保護技術

 

輸入保護的目的是確保ADC輸入電壓永遠不會超過轉換器的電源電壓。這是通過在“外部”世界與ADC輸入之間的運算放大器緩衝器實現的，然後將ADC輸入電壓偏移限製在轉換器電源電壓所限製的範圍內。

 

方法一

設計工程師可以使用許多高質量的運算放大器作為輸入緩衝器
，其中大多數設計為使用高於+/- 5 V的電源供電。使用所需的多個電源會帶來潛在的問題。在信號幅度偏移
，瞬態上電條件或運算放大器故障期間，ADC模擬輸入可能會承受比ADC電源更大的電壓。有幾種方法可以鉗位ADC輸入電壓。圖1顯示了利用多個電源的二極管鉗位輸入緩衝電路。為CR1-CR4選擇的二極管類型至關重要
，必須使用以下標準進行評估。

 

1.正偏電壓特性。肖特基二極管是優選的
，因為它們具有低的正向偏置電壓特性。

 

2.反fan向xiang偏pian置zhi泄xie漏lou電dian流liu。與yu電dian壓ya有you關guan的de泄xie漏lou電dian流liu的de影ying響xiang與yu電dian路lu阻zu抗kang成cheng正zheng比bi，並bing可ke能neng導dao致zhi失shi真zhen。漏lou電dian流liu也ye會hui隨sui溫wen度du而er變bian化hua
，並bing且qie必bi須xu在zai預yu期qi的de溫wen度du工gong作zuo範fan圍wei內nei進jin行xing評ping估gu。

 

3.反向偏置電容。與電壓有關的結電容會引起失真，並且與電路組件的值相比必須很小。

 

方法二

 

輸入保護的目標也可以通過使用與轉換器相同的電源為輸入緩衝器供電來實現，如圖4所示。該電路所需的組件比圖1的電路少
，並且使用通用電源可以確保op-放大器的輸出不會超過ADC的電源電壓。但是
，為CS5336實現滿量程數字輸出所需的模擬電壓通常為+/- 3.68 V，並且大多數運算放大器都沒有+/- 5 V電源的輸出能力。

 

 

由於音頻信號的瞬態特性
，數字音頻係統通常在低於滿量程的10到20 dB的de平ping均jun水shui平ping下xia運yun行xing。這zhe是shi為wei了le留liu有you足zu夠gou的de淨jing空kong來lai處chu理li高gao幅fu度du瞬shun態tai信xin號hao。由you於yu調tiao節jie器qi公gong差cha而er引yin起qi的de滿man量liang程cheng失shi真zhen的de增zeng加jia可ke以yi認ren為wei是shi微wei不bu足zu道dao的de。如ru果guo需xu要yao
，可ke使shi用yong2％的穩壓器來避免這種失真的增加。