如何简化传感器接口？这个缓冲的8通道ADC输入提供了一种解决方案

许多采用一个精准模数转换器进行信号数字化处理的系统都需要在信号源和 ADC 之间布设某种信号调理电路。除了它的其他功能之外，该电路还必须准确地驱动 ADC 的输入。由于同时需要高性能和高速度以处理 ADC 输入电流，因而会提出一项实质性的额外设计挑战。常常需要用于提供缓冲、电压保护或其他功能的附加电路，要在获取所要求性能的情况下实现这些目标是颇具挑战性的工作。本文将介绍基于亚德诺（ADI）的新型 LTC2358 8 通道 ADC 的集成化微微安培输入模拟缓冲器是怎样简化这些难题。

工业过程控制中，精密模数转换器是物理与数字世界之间的关键支持接口 

从工业过程控制到高端测试和测量系统的广泛应用中，精准模数转换器是真实世界信号与现代数字信号处理功能电路之间的关键使能接口。令人遗憾的是，把传感器或其他信号源连接至转换器并获得数据转换器产品广告中宣称的所有性能并不是那么容易。为了简化和改善这些系统，LTC2358 8 通道逐次逼近型 ADC 凭借性能和灵活性，并增加了 FET 输入模拟缓冲器，实现了非常有效的改善。 

例如LTC2358纯电容性的 pA 级输入可直接连接至多种精细的低电流传感器，并简化模拟抗混叠滤波器及其他功能电路的设计。LTC2358 的其他特点包括具 30VP-P 共模范围的差分输入，每个通道的模拟输入范围可按“逐个转换”的方式进行独立的SoftSpan 控制，以及引脚可选的SPI CMOS 和 LVDS 串行 I/O 接口选项，以简化与现有数字系统的整合。  

以前，一个 8 通道 ADC 或许需要采用 4 个双通道高电压运放来提供缓冲…而现在，LTC2358 通过免除这些运放大幅度节省了电路板面积和功率。此类传感器直接连接的一个例子是这里所示的简单热敏电阻电路，其可在 ADC 上产生一个与热敏电阻和上方的固定电阻之比有关的电压。

温度测量消除了热敏电阻的自热 

在选择热敏电阻应用中，热敏电阻可以将温度转换成相对较大的电流或电压变化，在很少或没有放大的情况下轻松数字化。具有kΩ阻抗的热敏电阻可以轻松驱动LTC2358中的极高阻抗缓冲器。然而在热敏电阻处相对较大的电流和电压也会消耗功率并使热敏电阻自热，从而使热敏电阻错误报告温度值偏高的显著误差。例如，Victory (VECO) 42A29 20k热敏电阻的直径为0.013英寸，耗散常数为0.09mW/℃。此耗散常数预测2V偏压的静止空气中的自热温度为2.2℃，测得的自热温度约为2℃。此问题对于较小的热敏电阻是最严重的，它们尝试测量小热团的温度，如静止气体或小物体。在典型应用中，由温度变化引起的热敏电阻压降变化也会引起热敏电阻不同程度的耗散，从而进一步破坏实际的温度测量，产生随温度变化的自热效应。 

上图中的电路也可以用来快速测量温度，且READ时的占空比很窄，极大地降低了热敏电阻的平均自热效应。如果READ保持在较低的5μs以采集测量样本，且每隔1ms重复一次此过程，则平均自热效应降低200倍。建议的5μs采样窗口允许热敏电阻的寄生电容高达40pF，在400ns的时间常数下设定为18位。确保在时间常数计算中包括任何额外的热敏电阻电缆电容。 

LTC2358的皮安输入模拟通道还可以测量光电二极管的光电流，因为压降直接通过与光电二极管串联的电流检测电阻，如下图所示。LTC6268运算放大器还可用于光电二极管的跨阻配置，以在二极管上施加固定电压(5V – 4.096V = 0.904V)。在图示跨阻电路配置中，直接在电流检测电阻上进行测量，因此运算放大器的偏移电压不是测量的一部分。未缓冲的ADC不能直接连接到跨阻抗放大器的反相输入端

偏置光电二极管直接驱动LTC2358 

LTC2358的皮安输入模拟通道可以直接由最低功率的微功率运算放大器驱动，而不干扰或不增加运算放大器输出负载，也不增加运算放大器的电源电流。例如，LTC2063运算放大器只消耗1.4μA的电源电流，非常适合远程电池操作。下图显示LTC2063作为氧传感器的200前置放大器的增益。运算放大器通过RC滤波器驱动双绞线。该滤波器将运算放大器与电缆的电容负载隔离开来，并阻止由电缆接收到的干扰。ADC在模拟输入端不需要RC滤波器，但可以在前置放大器输出和ADC之间添加可选RC滤波，以进一步减少外部噪声和干扰。

具有微功率前置放大器的遥感器直接驱动LTC2358 

小结

工程师常常认为模数转换器输入端为高阻抗。在不进行转换时，直接采样SAR ADC输入端通常为高阻抗，但在采样开始时会产生电流的“尖峰”。平均而言，这种行为可以建模为一个粗略的非线性电阻，它与样本电容大小和采样率成反比，但必须能够在采集结束和转换开始之前立即完全建立信号链以响应这种误用。将信号链耦合到ADC是一种惯例，通常需要将理论和实验相结合。相比之下，LTC2358系列多通道缓冲高压SAR ADC提供真正的高阻抗输入，在许多情况下简化或消除了信号调理的需要。当需要信号调理时，可以直接连接到LTC2358输入端，无需考虑其驱动开关电容的能力。

 

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