主要观点总结
文章主要介绍了模拟前端功能在ADC工作中的应用，包括仪表放大器(INA)、数字可编程增益(DPG)和采样与保持(S )的功能。文章还详细描述了图1中电路的构成及工作原理，该电路将这三种功能合并到由单个(PWM)逻辑信号时序控制的单个拓扑中。文章还介绍了电路中的关键元件及其作用，如916x系列运算放大器、飞跨电容、R1和C等。除此之外，文章还提到了该电路在PWM信号控制下的工作方式，包括增益的计算和电路的前端采集过程。最后，文章提到了21ic论坛正在招募原创作者的活动和读者反馈问题。
关键观点总结
关键观点1: 模拟前端功能在ADC工作中的应用
文章中介绍了仪表放大器(INA)、数字可编程增益(DPG)和采样与保持(S )等模拟前端功能如何协助ADC完成其工作。
关键观点2: 图1中电路的构成及工作原理
文章详细描述了图1中的电路如何将三种模拟前端功能合并到一个由PWM逻辑信号时序控制的单个拓扑中，并介绍了电路中的关键元件及其作用。
关键观点3: 电路在PWM信号控制下的工作方式
文章详细解释了电路如何在PWM信号的控制下工作，包括差分输入信号的捕获和处理过程、电路中的正反馈和负反馈机制以及增益的计算方法。
关键观点4: 论坛活动和读者反馈问题
文章最后提到了论坛的招募活动以及读者反馈问题，提醒读者及时调整阅读策略以确保及时获取更新内容。
正文
各种模拟前端功能通常可协助ADC完成其工作。
这些功能包括仪表放大器(INA)、数字可编程增益(DPG)和采样与保持(S&H)。
图1中的电路并不典型，它将所有这三种功能合并到由单个(PWM)逻辑信号时序控制的单个拓扑中。
图1：两个通用芯片和五个无源器件构成一个多功能且非常规的ADC前端
图1的差分INA式输入以常规方式开始，由太欧姆阻抗和皮安偏置CMOS跟随器U1a和U1b组成。916x系列运算放大器是非常适合这项工作的RRIO器件，具有亚毫伏输入偏移、110dB CMR、11MHz增益带宽、33V/µs压摆率和亚微秒设置时间，而且它们价格低廉。然而，将其转换为高CMR差分输入是电路开始变得非常规的地方，发挥作用的策略是“飞跨电容”。
在PWM的逻辑0间隔期间，通过开关U2a和U2b，电容器C的两端由单位增益跟随放大器驱动，CMR仅受放大器的110dB=300000:1的限制。与典型的精密差分INA输入不同，不涉及关键电阻匹配。一微秒或两微秒的最小持续时间间隔足以准确捕获和稳定输入信号。当PWM输入转换为逻辑1时，C的一端接地(通过U2b)，而另一端变为U1c的单端输入(通过U2a)。然后事情就变得更加不寻常了。
从U1c的输出通过U1c和R1到C建立的连接会产生正反馈，导致C上捕获的电压以(负)时间常数呈指数倍增：
= 14.3kΩ (0.001 µF + 10 pF) = 14.44 µs
由于A1c的增益=R3/R2+1=2，从Vc流过R1的电流为：
因此，R1实际上为负，这使得R1C为负，并且在PWM的0-1转换之后的任何时间T内，都会呈现熟悉的指数衰减：
= V(0) e
-(T/-R1C)
= Vc(0) e
– -(T / 14.43 µs)
= Vc(0) e
(T / 14.43 µs)
Vout = Vc(0) 2
((T / 10 µs) + 1)
例如，如果使用7位1MHz PWM，则逻辑1周期持续时间内每增加1µs将相当于增益增量20.1=1.072=0.60dB。因此，100个PWM 1计数将产生2((T/10µs)+1)=66.2dB=2048的增益。拥有100个可用的可编程增益设置是一项有用且不寻常的功能。
请注意，R1和C应采用低温度系数类型(如金属膜和C0G)的精密器件，这样增益/时间关系才会准确稳定。R1C的14.43µs=11kHz滚降与U1c的11MHz增益带宽相互作用，提供~60dB的闭环增益。这对于10位采集精度来说已经足够了。
在此PWM=1指数增益阶段，U2c开关使输出电容器和U1d跟踪Vc，该Vc在随后的PWM=0阶段被采集并保持，作为连接的ADC的输入。而电路的前端正在采集下一个样本。
最后提一句，
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