SAR ADC 驱动RC电路能否起到抗混叠的作用?

SAR ADC输入开关又开关采样电容的存在,我们也会需要一个额外的驱动电路,其中也包括以一个用于给开关采样电容充电的RC电路。

关于SAR ADC原理,可以看下面帖子:


图 1 开关采样电容充电RC电路

我们知道实际信号频率大于1/2采样频率,就会发生混叠现象。

关于什么是频率混叠,可以看下面帖子:
浅谈模数转换器ADC频率混叠

浅谈Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC抗混叠模拟前端设计

为了防止混叠,我们一般需要在ADC前面加一个RC组成的抗混叠滤波器。

对于SAR ADC来说,这个给开关采样电容充电的RC电路,能否同样起到抗混叠滤波器的功能?

有可能实现,但是不推荐。这个RC滤波器主要是用来给SAR ADC开关采样电容供电用的。如果又要兼顾抗混叠滤波器的功能,一定会在参数选择上会有所妥协。

而一般性的做法,如下图。在放大器的前面额外再增加一个抗混叠滤波电路。抗混叠滤波电路与开关采样电容充电RC电路分别有自己的频率响应。


图 2 SAR ADC 抗混叠模拟前端实例 (图片来源于TI)

我们在分析一下上面的电路。采样频率为1Mhz,根据采样定理,当f>500kHz时发生混叠。

如上图,红色虚线框中是一个二极低通滤波器,作为抗混叠滤波器。截止频率fc=8.6kHz,当频率到500kHz,信号有-60dB的衰减,可以有效抗混叠。

如上图,蓝色虚线框中是一个一极低通滤波器,作为开关采样电容充电RC电路,主要满足对于SAR ADC采样电容供电的需求。截止频率fc=15.8MHz,当频率到500kHz,信号基本没有衰减,无法实现抗混叠。