一、輸入電容（input Capacitance）

SAR（逐次比較）型ADC的輸入電容一般分為采樣模式下的和保持模式下的電容。一般SAR型號(hào)ADC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：

圖 1 SAR型ADC模擬輸入結(jié)構(gòu)題

當(dāng)采樣的時(shí)候S1開關(guān)閉合 CSH 電容與輸入信號(hào)連接在一起到 AD 的輸入端，采樣的過程本質(zhì)上是對(duì)CSH電容進(jìn)行充電，這段時(shí)間稱為采樣周期。然后進(jìn)入保持模式，在保持模式下 S1 開關(guān)斷開 ADC 開始轉(zhuǎn)換采樣的信號(hào)，這一段時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換周期。

那么在轉(zhuǎn)換周期內(nèi)輸入電容就不存在了呢？顯然不是這樣的。一般在ADC設(shè)計(jì)中會(huì)在前端加一二極管來(lái)做輸入保護(hù)。

圖 2 ADS7040模擬輸入通道

在保持模式下 輸入電容曰等于輸入二極管結(jié)構(gòu)的寄生電容，通常為人為在2~ 4pF。左圖展示了一個(gè)常見ADC的模擬輸入結(jié)構(gòu)。包括了輸入二極管 ，電阻、電容和開關(guān)。

二、 輸入漏電流

輸入漏電流是指流入流出 ADC 輸入端的直流電流。這個(gè)電流來(lái)自于ADC內(nèi)部的ESD保護(hù)或者其他寄生參數(shù)。在進(jìn)行模型分析時(shí)，可以把它看成一個(gè)直流電流源，加載到 ADC 的輸入端口，通常是微安和納安級(jí)。

圖 3 STM32ADC內(nèi)部結(jié)構(gòu)

輸入漏電流類似于運(yùn)放的輸入偏置電流，但是要注意的是電流的流向可以是任意方向的（途中也可以看出電流值是±1uA，并不是單向）。我們就以STM32的ADC為例進(jìn)行分析。首先我們要知道RAIN 的值，依據(jù)手冊(cè)它的值是會(huì)隨著采樣率發(fā)生變化。這個(gè)后面介紹。我們選取一個(gè)最大值50KΩ。漏電流選為流出1μA.這楊就會(huì)引入一個(gè)50mV的誤差。

如果計(jì)算一下假設(shè)現(xiàn)在STM32ADC量程范圍是0~3.3V,那么1LSB對(duì)應(yīng)的電壓值就是0.805664mV。這種誤差會(huì)直接損失62LSB。對(duì)于大多數(shù)一般而言，它的大小和極性可能是不同的，這個(gè)取決于不同的器件，通常數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的是典型值，但是實(shí)際中由于自己設(shè)計(jì)的手藝和廠商的工藝不同，要比給出的值大很多。一般對(duì)于最大值的估計(jì)，我們可以使用三倍的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)計(jì)算。

三、輸入阻抗

就直接以一個(gè)SAR型 ADCCore的輸入阻抗來(lái)講一般是一個(gè)動(dòng)態(tài)阻抗它來(lái)源于輸入漏電流和輸入電容開關(guān)充放電的結(jié)果。但是一般我們使用的ADC芯片來(lái)講有一個(gè)固定輸入阻抗增益放大器，輸入阻抗可以用于計(jì)算輸入漏電流，當(dāng)輸入漏電流流經(jīng)阻抗時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漏電流。

圖 4 ADS8681內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)輸入 1V 信號(hào)時(shí)，計(jì)算輸入漏電流的計(jì)算結(jié)果為1μA。如果我們?cè)谳斎攵舜右粋€(gè)電阻50Ω，就會(huì)引起增益誤差。因?yàn)樗秃竺娴目?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/1315/" target="_blank">編程增益放大器(PGA)的增益設(shè)置電阻串聯(lián)在了一起。因此為了減小誤差，要注意輸入的匹配。