中心議題：

• 低功耗ADC實現“綠色”采集

解決方案：

• 使用LTC2195與LTC6406的配對組合
• ADC采樣前進行調節

henjiuyiqian，jingquededianqiceliangshizaiyuanshishiyanshihuanjingzhongjinxingde

，zaizheleihuanjingzhongjuyouchongzudedianligongying，shijianfenpeiyenengquebaojigaodezhunquexing。erjintian，renmenxiwangjiangyibiaoxiedaidaoxianchang，rangqikaodianchidianyuanyunxing，shenzhilijishixiangenggaodezhunquexing。monidianluyushuzidianlubutong，tabuhuicongjiaoxiaojihechicunchanshengdechiduxiaoyingzhongshouyi。如果功率消耗較少，那麼噪聲（精確測量的大敵）實際上將會增加。可以理解，隨著新低壓工藝的出現，信噪比（SNR）將變得更差，因為信號幅度在減小。那麼，在提高性能的同時，模擬信號鏈怎樣才能"走向綠色"呢
？

很多高速儀表的核心是一個高速模數轉換器（ADC）。例如：金屬物體的非破壞性測試就采用了一種類似於醫療超聲的成像方法
，采用這種方法時，數字圖像傳感器為高速ADC饋(kui)送(song)信(xin)號(hao)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)會(hui)有(you)很(hen)多(duo)個(ge)通(tong)道(dao)，因(yin)此(ci)，尺(chi)寸(cun)和(he)功(gong)耗(hao)成(cheng)為(wei)關(guan)鍵(jian)。便(bian)攜(xie)式(shi)儀(yi)表(biao)顯(xian)然(ran)需(xu)要(yao)節(jie)省(sheng)電(dian)池(chi)電(dian)力(li)，不(bu)過(guo)
，即(ji)使(shi)是(shi)固(gu)定(ding)安(an)裝(zhuang)設(she)備(bei)，也(ye)需(xu)關(guan)注(zhu)功(gong)率(lv)（無論是應對"綠色"倡議，還是僅僅要在外形緊湊的儀表中最大限度地降低熱耗散）。ADC的發展趨勢是遷移至更小的工藝尺寸，並使用1.8V電源以降低功耗，但要實現與類似3V器件同樣或者更高的性能
，就需要更明智的ADC設計。

淩力爾特（Linear）公司開發出了幾款引腳兼容，采樣率高達125Msps的1.8V超低功耗12位/14位和16位ADCxilie，zhexieqijianyifeichangdidegonglvdengjitigonglezhuoyuededongtaixingneng。zhexiexinxingqijianwuxujianshaogongnenghuozhetigaoqianduanfangdaqiyaoqiu，jiukeyijidadijiangdigonghao。youyukeyixuanyongdan、雙、4和8通道ADC,因此客戶可以實現較高的通道密度
，同時還可確保係統中的熱耗散最低。不過，ADC隻是該鏈路中的一部分。整個信號鏈必須得到良好匹配，以使儀表順利工作。

匹配信號通路設計

對於需要16位性能和超低功耗以延長電池壽命的應用而言，LTC2195係列是理想的解決方案。便攜式儀表就是一個完美的例子。在很多應用中，來自傳感器的信號必須在ADC采樣前進行調節。就這項任務而言，選擇與ADC性能匹配的低噪聲、低功耗放大器非常重要，例如：可以選擇LTC6406,它與LTC2195係列可以良好匹配。

LTC6406是一款具有低噪聲（在輸入端為1.6nV/√Hz）和高線性度（在20MHz時為+44dBm OIP3）的全差分放大器，它采用小型的3mm×3mm QFN封裝。由外部電阻設定增益
，從而為用戶提供了最大的設計靈活性。低功耗（3.3V供電時為59mW）最大限度地降低了對係統功耗預算的影響。這款放大器同樣具有下延至0.5V的共模電壓範圍
，這意味著它可以與LTC2195實現無縫配對（LTC2195具有0.9V的標稱共模電壓）。

一般情況下，數字傳感器輸出為單端。這就需要在ADC采樣之前，進行單端至差分轉換。如果DC的響應也需要進行轉換，那麼就不能使用變壓器。這種情況下就需要諸如LTC6406這種能夠進行單端至差分轉換的低噪聲放大器。

在該放大器之後必須放置一個濾波器
，以降低放大器的寬帶噪聲，並將放大器輸出與ADC輸入隔離（ADC輸入將產生與采樣電容換向有關的共模幹擾）。濾波器有助於衰減這類幹擾，從而保護放大器。高階濾波器則並不需要，因為放大器的噪聲相當低。轉折頻率為12MHz的濾波器用在此處就已足夠，它不會降低ADC的性能。

最zui終zhong的de濾lv波bo器qi應ying被bei設she計ji為wei僅jin降jiang低di放fang大da器qi的de寬kuan帶dai噪zao聲sheng，而er不bu是shi作zuo為wei具ju有you陡dou峭qiao過guo渡du帶dai的de選xuan擇ze性xing濾lv波bo器qi。濾lv波bo器qi的de陡dou峭qiao過guo渡du帶dai會hui增zeng加jia插cha入ru損sun耗hao
，並bing降jiang低di放fang大da器qi的deOIP3,這會導致傳感器信號失真。

圖1采用的ADC是LTC2195.該器件是一款16位125Msps,同步采樣、雙通道ADC,它采用1.8V單電源工作。該器件以每通道216mW功耗，實現了與消耗1.25W功率的ADC幾乎相同的SNR性能。LVDS串行接口允許該器件占用不到以前ADC一半的電路板空間，同時，由於減少了I/O數，還允許使用更小的FPGA.該電路與LTC6406結合
，僅消耗275mW功率，這對於多通道係統而言是一個明顯優勢。同時，該電路可非常容易地應用於該係列14位和12位器件
，或是以低得多的采樣率采樣的轉換器，從而進一步節省功耗。

圖2顯示了此電路的性能。結果顯示
，在低輸入頻率時
，放大器的線性度不會降低ADC的SFDR,同時，SNR也保持在76.5dB不變。當以單位增益使用時，LTC6406不會降低LTC2195的SNR或SFDR.
 
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本文小結

無論對固定安裝還是對便攜設備而言，向"綠色"儀表和測試設備發展的趨勢不可避免。隨著性能水平提高和功耗要求下降
，匹配整個信號鏈元器件正變得非常重要。就16位性能而言，LTC2195這款ADC是需要關注功率和高分辨率傳感器應用的理想選擇，而LTC6406則是一款良好匹配的驅動器放大器，該放大器不會使LTC2195性能打折扣，而且其功率要求也很低。通過使用一個相對低階的濾波器來降低放大器的寬帶噪聲，該ADC的數據表性能可非常容易地實現。LTC2195與LTC6406的配對組合適用於任何便攜式圖像傳感器應用，並提供了卓越的性能和低功耗。