使用电荷泵驱动外部负载

CS5521/23、CS5522/24/28 和 CS5525/26 系列 A/D 转换器包含斩波稳定仪表放大器，用于测量低电平直流信号（±100 mV 或更小）。该放大器设计用于产生非常低的输入采样电流（在 -40 至 +85?C 范围内，ICVF < 300 pA）。当使用高阻抗电路进行输入保护时，低输入电流可限度地减少热电偶测量中可能出现的误差，如图 1 所示。

如图 1 所示的电荷泵电路用于生成负电源（约 -2.1V），为片上仪表放大器供电。这使得放大器能够测量相对于地为负的低电平输入信号，同时保持低输入电流。在本文档中描述的某些限制内，电荷泵可用于为转换器外部的一些附加电路供电，例如放大器或多路复用器。

CS552x ADC 内部的输入放大器

电荷泵基础知识

电荷泵组件

图 2 显示了基本的二极管电荷泵。晶体管Q1和Q2代表CMOS反相器的输出晶体管。当逆变器的输入导致晶体管 Q1 导通（Q2 截止）时，C1 通过二极管 D1 充电至大约 5 V 减去二极管正向电压的电压。当逆变器的输出切换到Q1截止、Q2导通时，C1的正电荷引线将接地。由于电容器两端的电压无法瞬时改变，因此与二极管 D2 连接的 C1 引线将变为负值，从而导通二极管 D2。C1 上的电荷随后将流向 C2 并产生负输出电压。电容器 C2 充当电荷储存器，并且比电荷泵电容器 C1 大得多。经过多少个电荷泵周期后，

电荷泵循环顺序

图 3 说明了两个电荷泵序列中的每一个。电容器 C2 充当电荷储存器，并且比电荷泵电容器 C1 大得多。

CS552X 的电荷泵

ADC 电荷泵调节环路

图 4 显示了本应用笔记中列出的 A/D 转换器内部基本电荷泵调节环路的简化版本。电荷泵驱动引脚 (CPD) 由直接使用源自 XIN 频率的时钟 (CPCLK) 驱动。CS5521/22/23/24/28 器件使用 XIN/2/ 时钟。调节器环路将电荷存储电容器上生成的电压幅度与 VA+ 电源幅度的比例进行比较。该环路旨在将 NBV 上的电压调节为 –[VA +/2.38] V。请注意，如果芯片的 VA+ 电源电压高于 +5 V，则 NBV 上的电荷泵产生的电压将为成比例地更负面。当 NBV 引脚上的电压达到适当的幅度时，电荷泵时钟周期将被删除。调节环路将 CPD 引脚的脉冲率保持在平均频率，从而产生适当的输出电压。CPD 驱动器输出由 VD+ 电源供电，如图 4 所示。这可以是 +5 V 或 +3 V。图 4 中所示的二极管电荷泵适用于 +5 V 电源。肖特基二极管 D3 可确保 NBV 引脚的电压降不会超过接地电压。这确保了调节器环路的正确启动。