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ZHDS044C January 2026 – April 2026 INA151

PRODUCTION DATA

8.2.1.2.2 RC 滤波器设计注意事项

SAR ADC 在采样期间会使用采样电容，产生高幅度、快速上升的电流瞬态，这些瞬态会反向传递至驱动放大器，导致电路不稳定或噪声耦合。在放大器输出与 ADC 输入之间加入 RC 滤波器，可以隔离这些回馈电流，为瞬时电流需求提供电荷缓冲，并保持放大器稳定。该滤波器同时具备抗混叠保护与带宽限制功能，可优化信噪比，同时确保在 ADC 采集时间窗口内实现适当稳定。

本节将以 ±0.5LSB 典型精度指标为例，阐述 RC 滤波器的设计计算方法。

第一步是检查所选 ADC 中使用的采样保持电容器。以图 8-2TMS320F28002x 微控制器内置 ADC 为例，其采样保持电容为 C_sh = 7.5pF。滤波电容的实用取值：

方程式 1. C_filt≥20×C_sh

在此示例中，选择 C_filt = 150pF。

第二步是确定滤波电阻器，R_filt。采样时间常数可近似为放大器 (τ_OA) 与 RC 滤波器 (τ_RC) 的稳态响应 RSS，即：

方程式 2.

τ_{s h} = \sqrt{{(τ_{R C})}^{2} + {(τ_{O A})}^{2}}

鉴于

方程式 3.

τ_{O A} = \frac{1}{2 π \times {B W}_{151}}

为获得适当的稳定性能，请将 τ_RC 设置为 4 倍 τ_OA。基于 TIPL 4406 标准的 RC 电荷公式、可得出 RC 滤波器的常数时间为：

方程式 4.

τ_{R C} = \frac{- t_{a c q} \times 4}{\ln (\frac{0.5 \times \frac{F S R}{2^{N}}}{V_{d r o o p}}) \times \sqrt{17}}

鉴于

t_acq，ADC 的采集时间
V_droop，采样期间 C_filt 电荷变化引起的压降，典型值 100mV
N，ADC 的分辨率

由此可推导出滤波电阻标称值：

方程式 5.

R_{f i l t} = \frac{τ_{R C}}{C_{f i l t}}

针对本例 12 位系统，在 t_acq= 1μs 且压降为 100mV 时，选择 R_filt= 1.2kΩ。

上述串联电阻计算公式是基于预先设定的 ADC 采集时间参数得出的，其前提是：INA151 的输出放大级具备足够驱动能力，能够在 ADC 采样阶段保持快速稳定。

INA151 所能可靠支持的最小采集时间与其版本相关，不同版本采用不同增益网络，输出级带宽 (BW₁₅₁) 也不同，请参阅各版本的电气特性。

使用以下公式计算由 INA151 驱动所需的最小采集时间：

方程式 6.

t_{a c q} = \frac{1}{2 π \times {B W}_{151}} \times \sqrt{17} \times \ln (\frac{0.5 \times \frac{F S R}{2^{N}}}{V_{d r o o p}})