原创 A/D转换器的输入范围

A/D转换器的输入范围

摘自《嵌入式系统中的模拟设计》

[美] Bonnie
Baker 著 李喻奎 译

A/D转换器的输入范围有点复杂，因为它存在着各种不同的输入方式，如单端、差分和伪差分。A/D转换器的输入范围由转换器的参考电压（Vref）决定。

       A/D转换器的输入可以配置如下图所示的3种中的1种。

图 A/D转换器的输入配置

       如图显示了单端输入的A/D转换器电路示例。这种转换器输入方式易于使用（因为对这个引脚的应用及功能不会有任何疑问）。输入电压范围等于转换器的满量程（FSR）。另外，这种配置输出的数字代码为直接二进制代码。

       单端输入（a）配置成一个输入电压以地为参考基准。伪差分配置（b）为两个输入端，信号输入为同相输入端，反相输入端用于抑制系统的小型好噪声。差分输入（c）使转换器的两个输入都可以达到地值满量程。

       在图中，转换器的输入端配置为伪差分方式。这意味着转换器的输入端为差分。但是其中一个输入端的输入范围被限制在比电源地高几百毫伏的范围内。伪差分方式具有与单端输入器件相同的输出代码编码方式，输出代码也是直接二进制代码。这种配置有什么好处？这种器件采用差分输入级，所以能够消除比较小的共模噪声。简单地说，如果有很小的信号，例如叠加在转换信号上的50Hz或60Hz噪声，则这种共模信号会被抑制或者消除掉。一旦理解了这一点，就需要对伪差分输入方式正确接地，同时会发现这也是一个很不错的功能。

       A/D转换器输入的第三种方式是完全差分输入级。采用这种配置，两个输入端都可以达到地与转换器的满量程（FSR）。这时，不仅能够抑制很小懂得共模噪声，同时能够将正或负的模拟信号转换成数字信号输出。你也许已经猜到。输出代码为2的互补形式。

       这种功能为什么很重要？首先，有些信号源本身就是差分的，如图c中惠斯通电桥输出的信号就是一个例子。你会发现，一个输出端为正时，另一端变为负，这实际上在模拟域中提供了2V/V的增益。另外两根输入信号线上可能耦合到环境噪声，则A/D转换器能够滤掉噪声，同时转换从电桥输出的有用信号。

       采用这种输入方式，FSR实质上是加倍了。你可以采用以下方式来考虑这个问题。如果同相输入达到满量程，反相端以地为参考，则信号间的差值为（V_IN+----V_IN-）=+V_FS。现在，输入信号改变了，同相输入以地为参考，反相输入达到其满量程，此时信号间的差值为（V_IN+----V_IN+）=-V_FS，所以这种方式下的实际FSR为+V_FS-（- V_FS）或2* V_FS，其中，V_FS为满量程输入电压。

ps：不知道图怎么弄进去。附件里有world。大家下来看看吧！