從 ADC 獲得最佳 SNR 性能不僅僅是向 ADC 輸入提供低噪聲信號的問題。提供低噪聲參考電壓同樣重要。雖然參考噪聲在零刻度下沒有影響，但在滿刻度下，參考上的任何噪聲都將在輸出代碼中可見。這就是為什么對于給定的 ADC，在零刻度下測量的動態(tài)范圍 (DR) 通常比在滿刻度或接近滿刻度下測量的信噪比 (SNR) 好幾個 dB。在 ADC 的 SNR 可能超過 140dB 的過采樣應(yīng)用中，提供低噪聲參考電壓尤為重要。要達到此級別的 SNR，即使是最好的低噪聲參考也需要一些幫助來降低其噪聲級別。

有幾種方法可以降低參考噪聲。增加旁路電容器的大小或在參考輸出上使用簡單的低通 RC 濾波器都不是好的選擇?；鶞瘦敵錾系拇笈月冯娙萜鞅旧頍o法產(chǎn)生足夠低的截止頻率而無法發(fā)揮作用。無源 RC 濾波器本身雖然提供低截止頻率，但會產(chǎn)生隨采樣頻率和溫度變化的輸出電壓。并聯(lián)多個低噪聲基準的輸出是一種有效的替代方法，但它很昂貴并且消耗大量功率。

此處演示的參考濾波器可在不顯著影響參考精度或溫度系數(shù)的情況下產(chǎn)生低噪聲參考電壓，并且功耗和成本適中。

電路說明

本例中使用的 ADC 是 LTC2508-32 (U1)。LTC2508-32 是一款低噪聲、低功率、32 位 SAR ADC，具有一個低通數(shù)字濾波器，具有四個引腳可選的下采樣因子 (DF)，范圍從 256 到 16384。一個低噪聲、低溫漂移基準是必要的實現(xiàn) LTC2508-32 的全部性能。

本例中使用的基準是 LTC6655-5 (U2)。LTC6655-5 提供高精度 (±0.025% 最大值)、極低噪聲 (0.67ppm RMS 典型值) 和漂移 (2ppm/°C 最大值) 性能。即使具有異常低的噪聲性能，LTC6655-5 仍然會降低 LTC2508-32 的 SNR 性能。

LTC2057 (U3) 是一款零漂移運算放大器，已抑制 1/f 噪聲。LTC2057 具有小于 200pA 的輸入偏置電流 (IB)、4μV 的最大失調(diào)電壓和 0.015μV/°C 的最大失調(diào)電壓溫度系數(shù)。這明顯低于 LTC6655-5 的溫度系數(shù) (2ppm/°C=10μV/°C)。

LT6202 (U4) 是一款低噪聲、快速建立運算放大器，具有驅(qū)動 LTC2508-32 REF 引腳上所需的 47μF 旁路電容器所需的高短路電流能力。

圖 1 的電路使用 R2 和 C3 對基準 (U2) 的輸出進行濾波以形成 0.8Hz 濾波器。電容C3應(yīng)為薄膜電容。鉭電容器和電解電容器具有高泄漏，會在 R2 上產(chǎn)生偏移。陶瓷電容器會表現(xiàn)出麥克風效應(yīng)，導(dǎo)致低頻噪聲增加。濾波后的輸出由 U3 的高阻抗輸入緩沖。U3 的 200pA 最大 IB 導(dǎo)致 R2 上的最大壓降僅為 2μV。這與 LTC2057 的失調(diào)電壓相結(jié)合，產(chǎn)生 6μV 的最大誤差，與 LTC6655-5 的 0.025% (1.25mV) 最大初始精度規(guī)格相比，這個誤差相對微不足道。U3 和 U4 構(gòu)成一個復(fù)合放大器，具有 LTC2057 的低失調(diào)、失調(diào)溫度系數(shù)和抑制的 1/f 噪聲以及 LT6202 的快速穩(wěn)定。U1 的 REF 引腳從 C1 吸取電荷，電荷隨采樣率和輸出代碼而變化。U4 必須補充此電荷以保持 REF 引腳電壓固定。R5 用于將 U4 與 C1 隔離，以改善 REF 引腳的穩(wěn)定。具有更高電壓和溫度額定值的物理尺寸更大的陶瓷電容器具有更低的電壓系數(shù)，從而提供更高的有效電容。因此，C1 應(yīng)該是 X7R，尺寸為 1210，額定電壓為 10V。

電路性能

如表 1 所示，LTC2508-32 表現(xiàn)出接近理論的行為，下采樣因子 (DF) 每增加 4 倍，動態(tài)范圍增加近 6dB，ADC 輸入連接在一起，REF 引腳由 LTC6655- 直接驅(qū)動5. 表 1 還顯示，當 ADC 被驅(qū)動到接近滿量程時，與 DR 相比，使用 LTC6655-5 直接驅(qū)動 ADC REF 引腳時，SNR 低 7.8dB。這是由于參考噪聲。使用圖 1 的電路驅(qū)動 LTC2508-32 的 REF 引腳可使 SNR 提高高達 6.1dB，如表 1 所示。

LTC2057 等斬波穩(wěn)定運算放大器通常在斬波頻率及其奇次諧波處呈現(xiàn)音調(diào)。LTC2057 利用電路來抑制這些偽像遠低于失調(diào)電壓。該電路與 ADC 自身的濾波器相結(jié)合，可消除運算放大器斬波頻率中的任何可見音調(diào)，如圖 2 的本底噪聲圖所示。圖 2 的圖是五次數(shù)據(jù)捕獲的平均值，旨在平滑本底噪聲甚至可以揭示任何雜散音調(diào)的最小痕跡。

結(jié)論

展示了一種濾波器電路，它可以降低參考輸出噪聲，而不會影響其精度或溫度系數(shù)，同時僅需要適度的功耗和成本。將該電路的輸出應(yīng)用到 LTC2508-32 的基準引腳，與直接用基準驅(qū)動 ADC 相比，一個 32 位低噪聲 ADC 在一系列下采樣因子內(nèi)將 SNR 提高了高達 6.1dB

。