随着工业的持续发展，市场对工业应用的需求呈现出与日俱增的态势，而数据采集系统在其中扮演着至关重要的角色。这些系统通常被用于检测诸如温度、流量、液位、压力等各类物理量，随后将这些物理量所对应的模拟信号转换为高分辨率的数字信息，以便由软件进行进一步的处理。如今，此类系统对于精度和速度的要求正变得越来越高，而数据采集系统主要由放大器电路和模数转换器（ADC）组成，它们的性能对整个系统起着决定性的作用。
然而，需要注意的是，ADC 的输入驱动器同样会对整体精度产生影响，该驱动器主要用于对输入信号进行缓冲和放大。此外，为了覆盖 ADC 的输入电压范围并满足其共模电压要求，还必须增加偏置信号或生成全差分信号，且在此过程中不能改变原始信号。可编程增益仪表放大器（PGIA）通常被用作输入驱动器。在本文中，我们提出了一种输入驱动器和 ADC 的组合方案，通过这种组合能够实现非常的转换结果，进而构建出高质量的数据采集系统。
例如，LTC6373 就是一款极为适用于高精度数据采集系统的 PGIA。它除了具备全差分输出的特性之外，还拥有高直流精度、低噪声、低失真（见图 2）以及 4 MHz 的高带宽，其增益范围为 1/4 至 16。ADC 能够通过它直接驱动，因此适合众多信号调理应用。
图 1 中的电路展示了使用 LTC6373 来驱动精密 ADC 的示例，这里所使用的 ADC 是具有 1.8 MSPS 的 20 位分辨率的 AD4020。
图 1. 驱动精密 ADC 的电路示例。
在该电路中，LTC6373 在输入端和输出端采用直流耦合的方式，因而无需使用变压器来驱动 ADC。其增益可以通过引脚 A2/A1/A0 在 0.25 V/V 至 16 V/V 之间进行灵活设置。在图 1 中，LTC6373 采用差分输入至差分输出配置，并使用 ±15 V 对称电源电压。当然，输入也可以为单端输入，而输出仍然保持为差分输出。
在图 1 里，输出共模电压通过 VOCM 引脚被设置为 VREF/2。这样就能够实现 LTC6373 的输出电平转换。LTC6373 的每个输出在 0 V 至 VREF 之间变化，因此在 ADC 输入端会有一个 2× VREF 幅度的差分信号。LTC6373 的输出端和 ADC 输入端之间的 RC 网络形成了一个单极点低通滤波器，它能够降低在 ADC 输入端切换电容时产生的电流毛刺。同时，低通滤波器还能对宽带噪声进行有效的限制。
图 2. 使用 LTC6373 驱动 AD4020 的 SNR（左）和 THD（右）性能。
图 2 呈现了 LTC6373 的信噪比（SNR）和总谐波失真（THD）情况，它在整个输入电压范围（10V p - p）内驱动 AD4020 SAR ADC（高阻态模式）。在吞吐量为 1.8 MSPS，滤波器电阻（RFILTER）为 442 Ω 时可获得比较理想的效果。在 1 MSPS 或 0.6 MSPS 时，制造商建议 RFILTER 为 887 Ω。
能够驱动大多数具有差分输入的 SAR ADC，通常不需要另外增加 ADC 驱动器。不过，在某些特定的应用场景中，为了进一步提高信号链的线性度，可以在 LTC6373 和精密 ADC 之间使用单独的 ADC 驱动器。
