多路复用器一切换,输出端就冒出ns级电压尖峰,幅值可达50至200mV。罪魁祸首就是电荷注入。不搞定它,16位ADC读出来可能只剩12位。

1、毛刺从哪来?
模拟开关由并联的NMOS和PMOS构成。控制信号跳变时,栅极-漏极寄生电容CGD将电荷耦合到输出端。由于PMOS的CGD约为NMOS的两倍,正负电荷不匹配,净电荷注入负载电容,产生电压尖峰。
公式很直接:ΔV = Q_inj / C_L。Q_inj固定,C_L越小,毛刺越大。
2、三招滤波
第一,加电容硬扛。增大负载电容CL,毛刺幅度成比例下降。代价是带宽降低,建立时间变长。100nF负载在10ns内充放电,峰值电流可达10A,还会引发地弹。所以电容不能无脑加大,要在毛刺抑制和带宽之间找平衡。
第二,换低电荷注入器件。ADG1204的电荷注入小于1pC,TMUX6104通过特殊消除电路可将注入压到0.35pC。选对器件,毛刺直接缩小一个数量级。同时关注电荷注入随源极电压的平坦度,VSOURCE不为0V时注入会明显增大。
第三,加缓冲隔离。在多路复用器和ADC之间放一个运放跟随器,把源阻抗降到几欧姆。低源阻抗既能最小化电荷注入效应,又能加快建立时间。实测中,12位系统配1MHz采样率,源阻抗需低于1kΩ,否则必须加缓冲。
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