如何調(diào)整基準(zhǔn)電壓提高ADC精度

為了提高靈活性，數(shù)據(jù)采集板應(yīng)適合不同的輸入電壓范圍，利用同一采集電路處理低幅度信號(hào)時(shí)往往需要增加幾位分辨率，從而提高了系統(tǒng)成本。

利用本應(yīng)用筆記給出的簡(jiǎn)單電路，可以采用低成本10位ADC將實(shí)際精度提高至13位。

    圖1

ADC的1個(gè)LSB (最低有效位)為FSR/2n，其中n表示位數(shù)。FSR (滿量程)取決于電壓基準(zhǔn)幅度。采用外部基準(zhǔn)的MAX159是低功耗、108ksps串行ADC，封裝于µMAX®-8，其輸入范圍為0至VDD + 50mV。較寬的輸入范圍允許利用基準(zhǔn)縮放技術(shù)來(lái)適應(yīng)不同的輸入范圍。

低成本、3端電壓基準(zhǔn)的輸出通過(guò)數(shù)字可編程電阻分壓器(MAX5420)進(jìn)行縮放調(diào)節(jié)，分壓器可提供精確的分壓比(1、2、4、8)。分壓比精度為0.025%至0.5%，取決于所選擇的器件等級(jí)(A、B、C)。分壓比由數(shù)字輸入D1和D0決定，具體如下：

表1.
DIGITAL INPUTS
D1 D0 DIVIDER RATIO
0 0 1
0 1 2
1 0 4
1 1 8

MAX6141電壓基準(zhǔn)可提供4.096V輸出電壓。分壓比為1時(shí)，1LSB為：4.096/1024 = 4mV。不同分壓比下，1LSB對(duì)應(yīng)的電壓如下表所示。

表2.
VREF (V) DIVIDER RATIO LSB (mV) VIRTUAL ACCURACY TO 4.096V FS
4.096 1 4 10-bit
2.048 2 2 11-bit
1.024 4 1 12-bit
0.512 8 0.5 13-bit

該電路中有效分辨率仍然為10位。但與4.096V FSR系統(tǒng)相比，實(shí)際精度得到了提高。即使在分壓比為8時(shí)，1個(gè)LSB仍然大于轉(zhuǎn)換器的典型噪底(300µV)。確保ADC性能不受限于LSB的降低。