Page 42 - 碳排法規啟動 電源技術助用電大戶渡難關

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充當電荷儲存器，用以提供輸入 採樣電容(Cin)所需的大部分暫態 電流。外部濾波電容Cfilt將峰值輸 入電流從相對較高的電流脈衝(幾 十mA量級)降低到峰值小於1mA， 平均電流僅為數百μA。
使用大的外部輸入電容除了能 降低峰值電流外，還能降低對輸入 放大器的高頻寬要求，從而提供更 廣泛的放大器選擇。這些額外的放 大器選項允許設計師在低功耗、直 流性能和許多其他設計標準方面做 出更好的最佳化。
圖1:預充電緩衝器如何輔助24位元、400-KSPS ADS127L11寬頻delta-sigma ADC。(來源:德州儀器)
然而，使用大型外部輸入電容 的一個缺點是它限制了最高輸入訊 號頻率。實際上它是一個一階低通 電阻電容RC濾波器。另一個缺點是 電容阻抗在較高輸入頻率下變得非 常低，從而容易導致大電流流過電 容。源自輸入放大器的這種大電流 會導致系統功耗增加，這對於高密 度或電池供電的系統來說非常不利。
圖2:典型高電平訊號鏈中採用帶有內建預充電緩衝器的全差分輸入放大器。
(來源:德州儀器)
許多低功耗精密放大器可能無 法在支援大電流的同時保持良好的 訊噪比和總諧波失真。對於極低頻 輸入訊號或直流輸入訊號來說，使 用大輸入濾波電容可能是一種可接 受的方法，但對於10kHz或更高的輸 入頻率來說，負載電流和由此產生 的功耗可能會變得高的無法接受。
圖3:粗採樣和精細採樣階段的輸入採樣電容電壓(Vcin)。
(來源:德州儀器)
預充電緩衝器的設計靈活性
容充電，在採集週期的後半部分斷 開連接，以實現ADC輸入端和內建 採樣電容之間的直接連接。在採集 週期的最後階段，將內建採樣電容 直接連接到輸入端，這樣就可以從 訊號通道中消除預充電緩衝器帶 來的任何誤差。預充電緩衝器的使 用，可以將外部輸入放大器的整體 動態負載降低99%以上。
結合使用時，預充電緩衝器還有一 個好處，就是具有更低的總諧波失 真。預充電緩衝器與高速輸入放大 器一起使用，可以將總諧波失真改 進10dB或更多。同時開啟高速放 大器和內建預充電緩衝器，靈活性 得到改善。不過帶來的問題是功耗 增加了，這就需要在優先考慮低失 真還是低功耗之間做出折衷權衡。
如果採用預充電緩衝器，既可 以放寬輸入放大器驅動要求，又不 會降低ADC總體精確度。預充電緩 衝器是一種專用放大器，在採集週 期的前半部分為ADC的內建採樣電
在與寬頻寬外部輸入放大器
預充電緩衝器的主要缺點是，
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