在使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，人們很容易錯(cuò)誤地認(rèn)為，縮小輸入信號(hào)以滿足ADC的滿量程范圍，會(huì)造成信噪比（SNR）的明顯降低。需要處理寬電壓擺幅的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)此更是尤為關(guān)注。此外，與較高電壓供電的ADC相比，低壓供電（5V或更低）的ADC更是種類繁多。較高電壓供電通常會(huì)導(dǎo)致更大的功耗和更復(fù)雜的電路板布局（例如，需要更多的去耦電容）。本文將討論影響SNR損失（由信號(hào)縮放引入）的主要因素，如何對(duì)其進(jìn)行定量分析，以及更重要的是：如何把這種影響降至。

　　傳感器或系統(tǒng)產(chǎn)生的許多信號(hào)都是雙極性高壓信號(hào)（如廣泛使用的±10V信號(hào)）。不過(guò)，有很多簡(jiǎn)單的方法可以使這種信號(hào)通過(guò)ADC;也可以采用各種集成高壓ADC解決方案：可處理這種滿量程的大輸入信號(hào)，而又不犧牲SNR.這些解決方案需要極高的供電電壓來(lái)滿足輸入范圍的要求，并且其功耗也相當(dāng)大（圖1）。這些高壓ADC還縮小了信號(hào)調(diào)理（運(yùn)放）解決方案的選擇范圍。如果信號(hào)需要與高壓和低壓輸入組合多路復(fù)用，系統(tǒng)成本會(huì)大幅提升（圖2）。

圖1:高壓ADC可適應(yīng)大輸入信號(hào)，但卻以較大功耗為代價(jià)。為了實(shí)現(xiàn)這種方案，通常需要±15V和+5V電源。

圖2:多路復(fù)用雙極性高壓ADC系統(tǒng)。

　　還可以使用輸入放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行縮放，使其與低壓ADC的滿量程輸入范圍相符合。這種信號(hào)調(diào)理電路可以連接到一個(gè)多路復(fù)用輸入，從而使所有的信號(hào)都能與ADC的范圍相符合（圖3）。

圖3:使用單個(gè)低壓ADC的高壓多路復(fù)用系統(tǒng)。

　　當(dāng)使用放大器進(jìn)行信號(hào)電壓縮放時(shí)，噪聲以放大器輸入為參考。此時(shí)，有兩個(gè)主要的噪聲源：放大器本身的輸入?yún)⒖荚肼暎约癆DC的縮小輸入?yún)⒖荚肼暋＿@兩個(gè)噪聲源按照二次項(xiàng)的方式組合。此外，放大器的噪聲還會(huì)通過(guò)ADC的輸入帶寬以及放大器與ADC輸入之間的抗混疊濾波器進(jìn)行濾波，參見(jiàn)圖4.

圖4:縮放放大器引入噪聲，但噪聲由RC電路和ADC的輸入網(wǎng)絡(luò)濾波。

　　系統(tǒng)SNR（放大器輸入端）的計(jì)算公式為：

　　式中： VnADC為ADC的輸入RMS噪聲；VnOPA為放大器的輸入?yún)⒖荚肼暎ㄝ斎雲(yún)⒖嫉腦倍）=單極點(diǎn)-3dB頻率。

　　給定ADC的滿量程范圍、ADC的輸入?yún)⒖荚肼暫头糯笃鞯谋壤蜃雍螅袃蓚€(gè)變量會(huì)影響到SNR損失降低的目標(biāo)：濾波器的截止頻率和放大器的輸入?yún)⒖荚肼暋?/FONT>