高分辨率模数转换器

在相对低分辨率的ADC之前连接可编程增益放大器（PGA）。将输入信号添加到ADC之前连接的缓冲放大器。
使用高分辨率ADC。从历史上看，PGA方法非常受欢迎，因为与低成本ADC配合使用时，它比高分辨率ADC更具成本效益。
当输入信号接近0V但具有宽动态范围时，此方法特别有用。这类似于需要监测具有不同信号范围的各种传感器信号的过程控制系统，例如声压计。
如果针对宽动态范围的信号调整增益范围，则产生的最严重误差是“交叉失配”。这意味着当PGA切换到不同的增益值时，数字输出可能会在该点上下跳跃。
因此，必须在每个阶段仔细匹配增益以减少这种影响。当复用来自不同源的信号时，这个问题并不重要。
然而，这与系统是否针对每个信号设计为固定增益有关，如图2所示，或者与更广泛的信号输入的动态增益切换有关。增益范围调整方法存在以下问题：虽然可以驱动12位ADC，但如果增益为27 = 128的放大器放在其前面，则放大器的有效输入噪声和偏移电压精度必须为18位。
对于固定增益运算放大器，这可能会出现问题，并且PGA切换时问题可能更严重。通过这种方式，从ADC到PGA的精度要求的转移不会带来任何好处。
执行增益切换时，必须先了解信号。您可以使用ADC的超量程输出并使用软件或使用比较器来实现此目的。
该过程很麻烦并且切换时间可能是个问题。 （也许你还记得旧增益范围调整DVM，改变范围时的速度有多慢！）对增益为128的精密低噪声运算放大器进行简单分析：计算有效输出噪声和偏移电压，以及最低有效位比较低分辨率ADC的（LSB）。
但是，在高增益模式下，运算放大器的线性度可能会成为问题。单个高分辨率ADC的优点是简单（见图3）。
如果使用16位ADC，对于小动态范围信号，丢失3,4或5位会将信号的有效分辨率降低到11到14位。但是，这种精度对于大多数传感器来说已经足够了，因为ADC的精度相当于0.05％或更高。
由于这些设备的价格最近降至5美元或更低，因此成本将不再是需要考虑的因素。如果您需要更高的有效分辨率，或者需要适应更宽的动态范围，您可以使用18至24位ADC，仍然提供经济高效且更简单的系统。