SAR ADC的隔离如何为ADC增加隔离而不损害其

如何为ADC增加隔离而不损害其性能？

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答案：
对于隔离式高性能ADC ，一方面要注意隔离时钟，另一方面要注意隔离电源。
SARADC传统上被用于较低采样速率和较低分辨率的应用。如今已有1MSPS采样速率的快速、高精度、20位SARADC ，例如LTC2378-20 ，以及具有32位分辨率的过采样SARADC ，例如LTC2500-32 。将ADC用于高性能设计时，整个信号链都需要非常低的噪声。当信号链需要额外的隔离时，性能会受到影响。
关于隔离，有三方面需要考虑：
确保热端有电的隔离电源确保数据路径得到隔离的隔离数据ADC（采样时钟或转换信号）的时钟隔离，以防热端不产生时钟隔离电源（反激拓扑与推挽拓扑的比较）
对于传感器应用，隔离电源通常在10W以下范围内。
反激式转换器被广泛用于隔离电源。图1显示了反激式转换器简单可行的特点。该拓扑的优势是只需要很少的外部元件。反激式转换器只有一个集成开关。该开关可能是影响信号链性能的主噪声源。对于高性能模拟设计，反激式转换器会带来很多断点，引起电磁辐射（称为EMI），这可能会限制电路的性能。

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图1.典型的反激式转换器拓扑
图2显示了变压器L1和L2中的电流。在初级(L1)和次级(L2)绕组中，电流在短时间内从高值跳变为零。电流尖峰可以在图3的I(L1)/I(L2)迹线中看到。电流和能量在初级电感中累积，当开关断开时，它们被传输到次级电感，产生瞬变。需要降低开关噪声效应导致的瞬变，因此，设计中必须插入缓冲器和滤波器。除了额外的滤波器之外，反激拓扑的另一个缺点是磁性材料的利用率低，而所需的电感较高，因此变压器较大。此外，反激式转换器的热环路也很大，不易管理。有关热环路的背景信息，请参阅应用笔记AN139 。
反激式转换器的另一个挑战涉及开关频率变化。图3显示了负载变化引起的频率变化。如图3a所示， t1<t2 。这意味着fSWITCH随着负载电流从较高负载电流I1减小到较低负载电流I2而变化。频率的变化会在不可预测的时间产生内部噪声。此外，频率也会因器件不同而异，这使得更难以对其进行滤波，因为每个PCB都需要调整滤波。对于一款5V输入范围的20位SARADC ， 1LSB相当于大约5μV 。 EMI噪声引入的误差应低于5μV ，这意味着为精密系统隔离电源时，不应选择反激拓扑。
还有其他电磁辐射骚扰较低的隔离电源架构。就辐射而言，推挽式转换器比反激式转换器更合适。像LT3999这样的推挽式稳压器提供了与ADC时钟同步的可能性，有助于实现高性能。图4显示了隔离电源电路中的LT3999与ADC采样时钟同步的情况。请记住，初级到次级电容为开关噪声提供了一个避免共模噪声效应的返回路径。该电容可以在PCB设计中利用重叠的顶层平面和第二层平面实现，以及/或者利用实际电容实现。

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图2.LT8301在变压器绕组中切换电流

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图3.(a)LT8301频率变化， (b)从2.13ms到2.23ms的频率变化的特写

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图4.具有超低噪声后置稳压器的LT3999

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