2 / 9
Источник опорных напряжений для 12-разрядного конвейерного АЦП…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 1
101
Основными причинами погрешности
ИОН являются рассогласованность элементов
в резистивных делителях; влияние нагрузки
ИОН; ограниченность значений коэффициен-
тов усиления ОУ. Обеспечить высокую согла-
сованность резистивного делителя позволяют
специализированные способы размещения
резисторов на топологии кристалла в виде
матрицы с общим центром для всех резисто-
ров, каждый из которых разбивается на боль-
шое число составных частей [4].
Под влиянием нагрузки уровни опорного
напряжения искажаются. В большинстве со-
временных конвейерных АЦП используют
каскады на переключаемых конденсаторах [5],
которые являются нагрузкой для ИОН. По-
стоянные составляющие входных токов в та-
ких каскадах пренебрежимо малы (менее 1нА),
так как они определяются токами утечки клю-
чей и входных транзисторов ОУ. Однако во время перезарядки входных емкостей
каскадов токи резко возрастают (до нескольких миллиампер), значения опорных
напряжений отклоняются от номинальных значений. При увеличении частоты
тактового сигнала погрешность опорного напряжения возрастает, что приводит к
необходимости повышения выходного тока ИОН в целях увеличения скорости
перезарядки емкостей нагрузки. Повышение выходного тока ИОН, протекающего
через резистивный делитель, часто достигается за счет увеличения ширины эле-
ментов делителя, что приводит к увеличению его размеров и оказывает негативное
влияние на согласованность элементов.
Искажения опорных напряжений в виде резких выбросов, которые возни-
кают в моменты переключения ключей, отрицательно влияют на устойчивость
ИОН. Эти выбросы передаются через паразитные емкости транзисторов в вы-
ходных цепях ИОН, охваченных обратной связью, и формируют так называе-
мые обратные помехи, которые могут дестабилизировать работу схемы. Для то-
го чтобы гарантировать стабильную работу устройства, необходимо обеспечи-
вать большой запас по фазе усилительных каскадов ИОН (не менее 60°).
Распространенным способом снижения влияния нагрузки на ИОН является
буферизация опорных напряжений [6]. Пример электрической принципиаль-
ной схемы буфера опорного напряжения с низким выходным сопротивлением
приведен на рис. 3. Высокий выходной ток схемы обеспечивает быструю пере-
зарядку емкостей нагрузки. С помощью раздельного построения выходного
каскада и цепи обратной связи ОУ подавляется влияние обратных помех и
снижается емкостная нагрузка ОУ.
Рис. 2.
Типовая схема ИОН
конвейерного АЦП