ADC前端驱动电路该怎么加？听杨老怎么说
模数转换器（adc）能够将模拟量转变成数字量，因此它是电学测量、控制领域中一个极为重要的部件。一般来说，一个模拟电压信号，在进入adc的输入端之前，都需要增加一级驱动电路（driver）；但是也有一些adc具有“极贴心设计”的输入端，这就无需在前级增加驱动电路了。那么到底什么时候该加，什么时候不该加呢？且听杨老师娓娓道来~
向下箭头分割线gif动态加或不加，都得从原理说起，毕竟原理才是学习模电的重点。首先我们要知道，为什么要给adc前端增加驱动电路？杨老在这儿给出了5条理由，包括：
* 输入范围调整* 输入类型转换* 低阻输出，以减小测量误差* 输入类型转换* 抗混叠滤波
其中，只要有一条是必要的，就必须使用adc驱动电路。下面进行一一分析。
输入范围调整
任何一个adc，都有输入电压范围。当实际输入电压超出此范围，将引起adc转换失效。而被转换的信号，并不能保证在此范围内，这就需要adc驱动电路将其调整到合适的范围之内。
输入范围调整，包括对信号的增益改变，以及直流电平移位两个功能。
输入类型转换
原始输入信号的输出类型有两种：单端型、差分型。而adc的输入类型有三种：单端型、全差分型和伪差分型。如果两者不一致，就会影响adc性能发挥。这就需要类型转换电路，将信号类型演变成与adc一致的类型。
一个电压信号，如果用两根线传输，且两线电位做相反变化，则此信号为差分信号。一个电压信号，如果用一根线传输，且默认地线为参考点，则此信号为单端信号。adc的输入端类型则稍复杂一些：
单端型：它只有一个输入端ain，实际输入信号为此输入端电压uin。
全差分型：它有两个完全对称的输入端ain+、ain-，对应的电压为uin+、uin-，则实际输入电压为，uin+减去uin-。
伪差分型：它有两个不对称的输入端ain+、ain-，对应的电压为uin+、uin-，则实际输入电压为，uin+减去uin-。关键是，ain+端，允许输入信号满幅度变化，而ain-端，像受欺负一样，只被允许小幅度变化。
图1 驱动电路实现信号和adc之间的输入类型转换
图1是常见的两种输入类型转换。左边将差分信号转换成单端信号，适应于单端型adc，右边电路将单端信号转换成差分信号，适应于后面的全差分adc。这里有两点需要注意：
左边电路可以用另外一种方法实现，即将差分信号的一个端子直接接入单端adc。
两个电路中，可以发现，输入都是骑在0v上的信号，而输出都变成了大于0v的信号（骑在某个正电压上），以适应于多数只能接受正电压输入的adc。
低阻输出，以减小测量误差
有些原始信号，具有一定阻值的输出电阻。将这样的信号直接接入adc，会带来测量误差。误差的根源：多数adc内部都有采样电容，以实现采样保持功能。这种adc的内部结构一般如图2和3所示。它由两组开关，一个采样电容csam，以及后续没有画出的转换电路组成。
左图2 adc采样阶段 右图3 adc转换阶段
抗混叠滤波
当输入被测信号频率为fi，那么按照奈奎斯特定律，要想完整采集信号，采样率fs必须大于2fi。当采样率小于2fi时，一定会出现混叠现象，即采集的波形中出现很低的混叠频率。图4演示了混叠频率的出现原因。图中输入信号为黑色的高频信号，当采样率小于2fi时，我们获得的采样点形成了红色的波形，其频率不是信号频率，而是混叠频率，很低。混叠现象欺骗了我们，因此我们不希望出现这种现象。一旦在数据中出现混叠频率，后期即便增加软件滤波，也是难以剔除的。
唯一的方法就是让大于fs/2的频率信号，不要出现在adc的入端，或者这种频率分量在adc入端只有很小的幅度。因此，增加驱动电路，以滤除或者减小高于fs/2的频率信号就成为必须。常见的方法是，给adc入端之前，增加一级截止频率为fh的无源低通电路，以实现抗混叠滤波。
电源级保护
一般来说，adc的价格（几美元到几十美元甚至更高）会高于前端放大器价格。用廉价的东西保护昂贵的东西，是一个常用的方法。而adc的前级驱动电路，就可以实现这种保护。
将adc前端的驱动电路，用一个安全的供电电压，就可以实现对adc的电源级保护。所谓的电源级保护，是指驱动电路的输出，不可能超过电源电压。这样，只要选择电源电压在adc输入端认可的安全范围内，就可以保证adc的输入端不会超限。
图5 驱动电路实现对adc的电源级保护
如图5所示。多数adc输入端承受最高电压，就是其电源电压。因此，将adc的供电电压与前端驱动电路的供电电压，选择成一致的，就可以实现对adc入端的电源级保护了。
不会开赛车的管理者不是好的开发人
蓝牙耳机什么牌子好，分享一些口碑不错的蓝牙耳机
西数与铠侠共同推出面向智能手机的UFS 3.1存储器
防水功能没有被智能手机广泛配备?
早报：高通已获得向华为出售4G芯片的许可证
ADC前端驱动电路该怎么加？听杨老怎么说
晶闸管和igbt的优缺点介绍
平板电脑成为产品融合的中心
大功率晶体管是什么器件_大功率晶体管优缺点
买手机时买新好还是选旧好
工业轨式5口百兆交换机的功能特点及应用
汽车窗户是如何做到自动升降的
机器学习常用术语汇总，中英对照！
东芝模型对广大工程师的重要意义
纺织机械中远程监控及运行维护系统的应用
中国人脸识别技术得到国外的广泛认可
中科银河芯新型温湿度环境监测传感器应用方案
iphone13promax最新官方消息
FanX推出新平台利用区块链技术FanX代币来奖励直播用户和内容提供者
小芯片将来半导体科技发展的重要项目
向下箭头分割线gif动态加或不加，都得从原理说起，毕竟原理才是学习模电的重点。首先我们要知道，为什么要给adc前端增加驱动电路？杨老在这儿给出了5条理由，包括：
* 输入范围调整* 输入类型转换* 低阻输出，以减小测量误差* 输入类型转换* 抗混叠滤波
其中，只要有一条是必要的，就必须使用adc驱动电路。下面进行一一分析。
输入范围调整
任何一个adc，都有输入电压范围。当实际输入电压超出此范围，将引起adc转换失效。而被转换的信号，并不能保证在此范围内，这就需要adc驱动电路将其调整到合适的范围之内。
输入范围调整，包括对信号的增益改变，以及直流电平移位两个功能。
输入类型转换
原始输入信号的输出类型有两种：单端型、差分型。而adc的输入类型有三种：单端型、全差分型和伪差分型。如果两者不一致，就会影响adc性能发挥。这就需要类型转换电路，将信号类型演变成与adc一致的类型。
一个电压信号，如果用两根线传输，且两线电位做相反变化，则此信号为差分信号。一个电压信号，如果用一根线传输，且默认地线为参考点，则此信号为单端信号。adc的输入端类型则稍复杂一些：
单端型：它只有一个输入端ain，实际输入信号为此输入端电压uin。
全差分型：它有两个完全对称的输入端ain+、ain-，对应的电压为uin+、uin-，则实际输入电压为，uin+减去uin-。
伪差分型：它有两个不对称的输入端ain+、ain-，对应的电压为uin+、uin-，则实际输入电压为，uin+减去uin-。关键是，ain+端，允许输入信号满幅度变化，而ain-端，像受欺负一样，只被允许小幅度变化。
图1 驱动电路实现信号和adc之间的输入类型转换
图1是常见的两种输入类型转换。左边将差分信号转换成单端信号，适应于单端型adc，右边电路将单端信号转换成差分信号，适应于后面的全差分adc。这里有两点需要注意：
左边电路可以用另外一种方法实现，即将差分信号的一个端子直接接入单端adc。
两个电路中，可以发现，输入都是骑在0v上的信号，而输出都变成了大于0v的信号（骑在某个正电压上），以适应于多数只能接受正电压输入的adc。
低阻输出，以减小测量误差
有些原始信号，具有一定阻值的输出电阻。将这样的信号直接接入adc，会带来测量误差。误差的根源：多数adc内部都有采样电容，以实现采样保持功能。这种adc的内部结构一般如图2和3所示。它由两组开关，一个采样电容csam，以及后续没有画出的转换电路组成。
左图2 adc采样阶段 右图3 adc转换阶段
抗混叠滤波
当输入被测信号频率为fi，那么按照奈奎斯特定律，要想完整采集信号，采样率fs必须大于2fi。当采样率小于2fi时，一定会出现混叠现象，即采集的波形中出现很低的混叠频率。图4演示了混叠频率的出现原因。图中输入信号为黑色的高频信号，当采样率小于2fi时，我们获得的采样点形成了红色的波形，其频率不是信号频率，而是混叠频率，很低。混叠现象欺骗了我们，因此我们不希望出现这种现象。一旦在数据中出现混叠频率，后期即便增加软件滤波，也是难以剔除的。
唯一的方法就是让大于fs/2的频率信号，不要出现在adc的入端，或者这种频率分量在adc入端只有很小的幅度。因此，增加驱动电路，以滤除或者减小高于fs/2的频率信号就成为必须。常见的方法是，给adc入端之前，增加一级截止频率为fh的无源低通电路，以实现抗混叠滤波。
电源级保护
一般来说，adc的价格（几美元到几十美元甚至更高）会高于前端放大器价格。用廉价的东西保护昂贵的东西，是一个常用的方法。而adc的前级驱动电路，就可以实现这种保护。
将adc前端的驱动电路，用一个安全的供电电压，就可以实现对adc的电源级保护。所谓的电源级保护，是指驱动电路的输出，不可能超过电源电压。这样，只要选择电源电压在adc输入端认可的安全范围内，就可以保证adc的输入端不会超限。
图5 驱动电路实现对adc的电源级保护
如图5所示。多数adc输入端承受最高电压，就是其电源电压。因此，将adc的供电电压与前端驱动电路的供电电压，选择成一致的，就可以实现对adc入端的电源级保护了。
不会开赛车的管理者不是好的开发人
蓝牙耳机什么牌子好，分享一些口碑不错的蓝牙耳机
西数与铠侠共同推出面向智能手机的UFS 3.1存储器
防水功能没有被智能手机广泛配备?
早报：高通已获得向华为出售4G芯片的许可证
ADC前端驱动电路该怎么加？听杨老怎么说
晶闸管和igbt的优缺点介绍
平板电脑成为产品融合的中心
大功率晶体管是什么器件_大功率晶体管优缺点
买手机时买新好还是选旧好
工业轨式5口百兆交换机的功能特点及应用
汽车窗户是如何做到自动升降的
机器学习常用术语汇总，中英对照！
东芝模型对广大工程师的重要意义
纺织机械中远程监控及运行维护系统的应用
中国人脸识别技术得到国外的广泛认可
中科银河芯新型温湿度环境监测传感器应用方案
iphone13promax最新官方消息
FanX推出新平台利用区块链技术FanX代币来奖励直播用户和内容提供者
小芯片将来半导体科技发展的重要项目