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本篇文章主要介紹了CS5521/23，CS5522/24/28和CS5525/26系列的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這些器件具有片上電路來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。該文檔還說明了電荷泵電路以及如何將其用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

 

CS552X概述

 

CS5521 / 23，CS5522 / 24/28和CS5525 / 26系列A / D轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)斬波穩(wěn)定儀表放大器，用于測量低電平直流信號（±100 mV或更小）。該放大器設(shè)計(jì)為產(chǎn)生非常低的輸入采樣電流（-40至+85 + C時(shí)ICVF <300 pA）。如圖1所示，當(dāng)使用高阻抗電路進(jìn)行輸入保護(hù)時(shí)，低輸入電流可將熱電偶測量中可能發(fā)生的誤差減至最小。

 

圖1所示的電荷泵電路用于產(chǎn)生負(fù)電源（約-2.1 V），以為片上儀表放大器供電。這使放大器能夠測量相對于地為負(fù)的低電平輸入信號，同時(shí)保持低輸入電流。在本文檔中描述的某些限制條件下，電荷泵可用于為轉(zhuǎn)換器外部的某些其他電路（例如放大器或多路復(fù)用器）供電。

電荷泵基礎(chǔ)

 

電荷泵組件

 

圖2說明了基本的二極管電荷泵。晶體管Q1和Q2代表CMOS反相器的輸出晶體管。當(dāng)反相器的輸入導(dǎo)致晶體管Q1導(dǎo)通（Q2截止）時(shí)，C1通過二極管D1充電至大約5 V的電壓減去二極管的正向電壓。當(dāng)逆變器的輸出切換為Q1斷開，Q2接通時(shí)，C1帶正電的導(dǎo)線將接地。由于電容器兩端的電壓不能瞬時(shí)改變，因此連接到二極管D2的C1的引線將變?yōu)樨?fù)，從??而導(dǎo)通二極管D2。C1上的電荷然后將流到C2上并產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。電容器C2充當(dāng)電荷的儲存器，并且比電荷泵電容器C1大得多。在經(jīng)過數(shù)個(gè)電荷泵循環(huán)后，

 

電荷泵循環(huán)順序

 

圖3說明了兩個(gè)電荷泵序列中的每一個(gè)。電容器C2充當(dāng)電荷的儲存器，并且比電荷泵電容器C1大得多。

 

CS552X的電荷泵

 

 

ADC電荷泵調(diào)節(jié)環(huán)路

 

圖4給出了本應(yīng)用筆記中列出的A / D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的基本電荷泵調(diào)節(jié)環(huán)路的簡化版本。電荷泵驅(qū)動(dòng)引腳（CPD）由XIN頻率產(chǎn)生的時(shí)鐘（CPCLK）驅(qū)動(dòng)，可直接使用。CS5521 / 22/23/24/28器件使用XIN / 2 /時(shí)鐘。穩(wěn)壓器環(huán)路將電荷存儲電容器上產(chǎn)生的電壓幅度與VA +電源幅度的一部分進(jìn)行比較。該環(huán)路旨在將NBV的電壓調(diào)節(jié)為– [VA + / 2.38]V。請注意，如果芯片的VA +電源電壓高于+5 V，則NBV上的電荷泵輸出的電壓為成比例的更負(fù)面。當(dāng)NBV引腳上的電壓達(dá)到適當(dāng)?shù)姆葧r(shí)，電荷泵時(shí)鐘的周期將被刪除。調(diào)節(jié)環(huán)路將來自CPD引腳的脈沖頻率保持在產(chǎn)生適當(dāng)輸出電壓的平均頻率。CPD驅(qū)動(dòng)器輸出由VD +電源提供，如圖4所示。可以為+5 V或+3V。圖4所示的二極管電荷泵用于+5 V電源。肖特基二極管D3確保NBV引腳的接地降落不超過二極管的壓降。這樣可以確保調(diào)節(jié)器環(huán)路正確啟動(dòng)。