市場對工業應用的需求與日俱增，資料擷取系統則是其中的關鍵設備。它們通常用於檢測溫度、流量、壓力和其他物理量，隨後將這些物理量對應的類比訊號轉換為高解析度的數位資訊，再由軟體做進一步處理。此類系統對精度和速度的要求越來越高。這些資料擷取系統由放大器電路和類比數位轉換器(ADC)組成，其性能對系統具有決定性的影響。然而，ADC的輸入驅動器也會影響整體精度。該驅動器用於緩衝和放大輸入訊號。此外，還必須增加偏置訊號或產生全差分訊號，以覆蓋ADC的輸入電壓範圍並滿足其共模電壓要求，在此過程中不得改變原始訊號。可編程增益儀錶放大器(PGIA)通常用於輸入驅動器。在本文中，我們提出了一種輸入驅動器和ADC的組合，透過這種組合可以實現非常精確的轉換結果，從而建構高品質的資料獲取系統。
例如， LTC6373就是一款適用於高精度資料擷取系統的PGIA。除了全差分輸出，它還具有高直流精度、低雜訊、低失真（見圖2）以及4 MHz的高頻寬，增益為1/4~16。ADC可以透過它直接驅動，因此適合許多訊號處理應用。
圖1中的電路顯示了使用LTC6373來驅動精密ADC的範例，ADC是具有1.8 MSPS的20位解析度的 AD4020。
圖1. 驅動精密ADC的電路範例。
在該電路中，LTC6373在輸入端和輸出端直流耦合，因而不需要使用變壓器來驅動ADC。增益可透過接腳A2/A1/A0在0.25 V/V至16 V/V之間進行設定。在圖1中，LTC6373採用差分輸入至差分輸出配置和±15 V對稱電源電壓。或者，輸入也可以是單端輸入，而輸出仍然是差分輸出。
在圖1中，輸出共模電壓透過V OCM 接腳設定為V REF /2。如此便可實現LTC6373的輸出位準轉換。LTC6373的每個輸出在0 V至V REF 之間變化，因此在ADC輸入端有一個2× V REF 幅度的差分訊號。LTC6373的輸出端和ADC輸入端之間的RC網路形成一個單極點低通濾波器，它可降低在ADC輸入端切換電容時產生的電流峰值。同時，低通濾波器限制了寬頻雜訊。
圖2顯示LTC6373的訊號雜訊(SNR)和總諧波失真(THD)，其在整個輸入電壓範圍(10 V p-p)內驅動AD4020 SAR ADC（高阻態模式）。在輸送量為1.8 MSPS，濾波器電阻(R FILTER )為442 Ω時可獲得比較滿意的效果。在1 MSPS或0.6 MSPS時，製造商建議R FILTER 為887 Ω。
圖2. 使用LTC6373驅動AD4020的SNR（左）和THD（右）性能。
LTC6373可驅動大多數具有差分輸入的SAR ADC，不需要另外增加ADC驅動器。但是，在某些應用中，在LTC6373和精密ADC之間可以使用單獨的ADC驅動器來進一步提高訊號鏈的線性度。
結論
圖1中所示的電路針對快速、高精度資料獲取系統進行了優化。因此，LTC6373的卓越特性有助於對感測器輸出訊號進行訊號調理。藉由線上工具ADI Precision Studio，特別是其中包含的ADC驅動器工具，ADI可以為此類放大級、濾波器和線性電路設計提供更多支援。欲瞭解更多資訊，請瀏覽： tools.analog.com/en/precisionstudio。
