ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
41
There is almost always a need for some signal conditioning between the stimulus source and 
the ADC, giving rise to a few opportunities to get noise injected into the system and to create 
signal distortion.
Amplifiers are an obvious source of noise, but can also add distortion. The fact is, it is 
extremely difficult to find an amplifier with a noise and distortion performance that will not 
degrade the system noise performance below that possible with a high resolution (12-bit or 
higher) ADC. Be very careful when choosing amplifiers and buffers in your signal conditioning 
circuitry.
We often think of resistors as noisy devices, but choosing resistor values that are as low as 
practical can keep noise to a level where system performance is not compromised.
Remember that capacitive coupling of high frequency energy around some components and 
into unwanted areas can be a problem, so be careful with PCB (printed circuit board) layout.
Resistor packs can be good for minimizing the number of components mounted or inserted 
and for good matching. However, the small package means there are fairly large capacitances 
between the individual resistors, leading to the possibility of high frequency coupling when we 
do not want it. Resistor packs in the input/feedback areas of anop-amp, for example, might 
cause a change in bandpass characteristics or encourage high frequency oscillations. 
Sometimes a high frequency amplifier oscillation shows up as a d.c. output offset. 
41
Noisy Components/Circuitry
ADC Input Signal Conditioning is Common
Noisy Amplifiers
Resistors
Noise
Use Low Values
High Frequency Coupling
Resistor Packs
Bandpass Characteristics
Oscillation
D.C. Offset
Convert pdf to odt - C# Create PDF from OpenOffice to convert odt, odp files to PDF in C#.net, ASP.NET, MVC application
Enable C#.NET Users to Convert OpenOffice Document (Odt, Ods, Odp) to PDF
convert pdf to word openoffice; create pdf form open office
Convert pdf to odt - VB.NET Create PDF from OpenOffice to convert odt, odp files to PDF in vb.net, ASP.NET, MVC application
How to Convert OpenOffice Document (Odt, Ods, Odp) to PDF with VB.NET Demo Code Samples
creating pdf open office; edit pdf file open office
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
42
42
Inadequate Conditioning 
Circuitry
ADC Input
4.7k
2K
-
+
+5V
-5V
220
220
Input
51
430 pF
This simple circuit has a nominal gain of +2. The arm of the potentiometer is properly 
bypassed to prevent the gain from changing with a change of biassetting.
The problems here are two: (1) amplifiers do not like being operated at low gain settings and 
tend to be a little unstable when forced to do so and (2) the input of most sampling ADCs is a 
switched capacitor circuit, which produces current (and voltage)transients at the ADC input. 
Amplifiers do not like to drive such circuits. Either of these conditions lead to ringing, if not 
oscillation.
The 4.7k-Ohm resistor seems a little on the large side, so you might expect that it will add 
noise. While this value is larger than we might like to see, it probably is not as much of a 
problem as the low gain and the driving of the switched capacitor input of the ADC.
Convert ODT to Word
Convert Word to Jpeg. Convert Word to Png, Gif, Bitmap Images. Convert Word to ODT. Convert PDF to Word. Convert ODT to Word. Document, Page Process.
convert pdf to openoffice document; convert open office file to pdf
Convert Word to ODT
Convert Word to Jpeg. Convert Word to Png, Gif, Bitmap Images. Convert Word to ODT. Convert PDF to Word. Convert ODT to Word. Document, Page Process.
convert pdf to openoffice text; convert openoffice to pdf
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
43
43
Better Conditioning Circuitry
Input
220
22pF
ADC Input
47
430
2K
-
+
+5V
-5V
22
220
47
62
3.9 nF
This is a much better solution, The amplifier is operated at a gain of about 11.5 (don’t forget 
the effect of the 430-Ohm resistor on gain!) and the input is padded down so that the overall 
gain from input to output is about 2. The amplifier is happy with the high gain, but take care to 
watch gain bandwidth requirements.
The amplifier is decoupled from the ADC input with a simple RC. The capacitor is generally 
chosen such that its value is about ten times the ADC input capacitance when the ADC is in 
the sample or track mode, then the resistor is chosen such that the pole frequency is the 
sample rate. When calculating the pole frequency, be sure to include the ADC input 
capacitance when the ADC is in the sample or track mode. This isfor converters with input 
frequency less than half the sample rate.
For undersamplingapplications, where the input frequency is higher than the sample rate, 
genereallywe do not add an input capacitor, but we do use a series resistor of about 10 to 22 
Ohms.
Convert PowerPoint to ODP
VB.NET How-to, VB.NET PDF, VB.NET Word, VB.NET Excel, VB.NET PowerPoint, VB.NET Tiff, VB.NET Imaging C# PowerPoint - Convert PowerPoint to ODT in C#
convert odp to pdf; edit pdf files openoffice
Convert ODP to PowerPoint
VB.NET How-to, VB.NET PDF, VB.NET Word, VB.NET Excel, VB.NET PowerPoint, VB.NET Tiff, VB.NET Imaging, VB.NET C# PowerPoint - Convert ODT to PowerPoint in C#.NET.
convert word pdf open office; edit pdf openoffice
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
44
44
Avoid High Frequency 
Coupling
Keep Signal Path Straight
Do Not Run Analog Lines Parallel to 
Each Other
Keep Inductors Well Separated or 
Orthogonal to Each Other
Use Care With Resistor Packs
Avoiding problems of signal coupling requires careful attention to both capacitive coupling and 
mutual inductance. Very small capacitances and mutual inductances can be quite effective at 
coupling high frequency energy.
How to C#: Overview of Using XDoc.Word
Able to render and convert Word document to/from supported document (PDF and ODT). Empower to navigate word document content quickly via thumbnail.
edit pdf with openoffice; convert odt file to pdf
C# Word - Word Conversion in C#.NET
has the function of converting Word to ODT file in addition to Conversion of Word to PDF, RasterEdge XDoc conversion control enable users to convert PDF to Word
editing pdf open office; change odt file to pdf
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
45
This innocuous-looking circuit has a hidden danger. The “optional resistor network”has some 
rather large capacitances that creates problems for even very slow op-amps. For example, the 
capacitance between the output side of the feedback resistor andthe op-amp “+”input side of 
the two resistors connected there may cause oscillation. Sometimes the frequency of 
oscillation is so high it is difficult to find and we only see the results of a rectification within the 
amplifier or the ADC. The result is the production of an offset.If the offset is large enough, the 
device could be forced into a non-linear mode of operation.
Resistor packs are fine in digital applications, but be careful with them in linear circuits.
45
Resistor Pack Danger
-
+
V
CC
0.1
0.1uF
500*
500*
R
S
500*
500*
R
P**
AV
DD
R
S
V
REF
V
REF
+
V
REF
-
0V
DC
* OPTIONAL RESISTOR NETWORK
** OPTIONAL PULL-UP RESISTOR WHEN USING INTERNAL REFERENCE
ADC
V
INA
V
INB
How to C#: Convert PDF, Excel, PPT to Word
Convert Word to Jpeg. Convert Word to Png, Gif, Bitmap Images. Convert Word to ODT. Convert PDF to Word. Convert ODT to Word. Document, Page Process.
convert pdf to spreadsheet openoffice; convert odt files to pdf
C# Word - Convert Word to PDF in C#.NET
C# Word - Convert Word to PDF in C#.NET. Online C# Tutorial for Converting Word to PDF (.pdf) Document. C# Demo: Convert Word to PDF Document. Add references:
convert odt to pdf online; converting pdf to open office
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
46
46
Overdriving any Input
V
D
Device Circuitry
Device Pin
The ESD protection diodes on the die will conduct when the inputgoes far enough above the 
supply voltage or far enough below device ground. Never assume that these diodes do not 
conduct until there is 600mV across them. Some of them conduct enough to be a problem with 
as little as 50 to 100 mV across them! As the current through these diodes become significant 
enough for that particular device, other parasitic diodes and transistors can be turned on. The 
result can be as dramatic as turning on a very low impedance path between the supply pin and 
ground. This is known as CMOS latchup and is destructive to the device.
A more common effect is to charge or discharge nodes within the ADC such that conversion 
accuracy is lost or the device may not function at all.
NEVER allow the pins of a device to go beyond the supply rails, not even on a transient basis, 
unless the device data sheet clearly states that it is o.k.
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
47
The ADC clock signal can add noise and distortion to the system if proper care is not taken in 
its handling.
Improper routing of the clock line can cause clock noise to be coupled into the analog signal 
chain.
A clock signal that has cycle-to-cycle variation in its duty cycle is said to exhibit jitter. Clock 
jitter causes an uncertainty in the precise sampling time, resulting in a reduction of dynamic 
performance. Jitter can result from the use of a poor clock source, poor layout and grounding 
and from energy being coupled into the clock line from other signal sources.
The clock line should be treated as a transmission line when itslength exceeds the clock rise 
time/(6 x Delay), where “Delay”is the propagation rate of the signal on the board, which is 
about 150ps/inch (60ps/cm) on a board of FR4 material.
47
Clock Noise
Clock Can Add Noise to Conversion
Clock Can Be Noisy, Exhibiting Jitter
For Ideal SNR, 
Max Jitter = V
IN(P_P)
/ (V
FS
x 2
(n+1)
ππππx f
IN
)
Transmission Line
Clock Line Longer Than t
r
/ (6 x Delay) 
Should Be Terminated
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
48
48
Excessive Clock Jitter
Time Variation of Threshold Crossing
Caused By
Poor Clock Circuitry
Poor Layout
Improper Termination
Interference From Other Signals
Jitter
Jitter is the time variation of the threshold/zero crossing of asignal.
Excessive clock jitter will degrade dynamic performance of the converter.
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
49
49
Excessive Clock Jitter (cont’d)
Jitter
Noise
Amplitude
Max Jitter = V
IN
/ (2
(n+1)
π V
FS
f
IN
)
As the clock timing changes slightly, there is a change in the exact point of sampling. This 
causes the ADC to sample a higher or lower point in the signal than it should. The next point 
could have a different time variation, so a different change from the proper sampling point. The 
result is a lot of variation in the signal sampling point and degraded dynamic performance of 
the ADC.
If you have seen this formula before, you may have seen it as
Max Jitter = 1/(2
n
πf
IN
).
That is, with “n”rather than “(n+1)”as the exponent for the number 2. Using “n”allows for a 
maximum error of 1 LSB, whereas using “N + 1”allows for a maximum error of ½LSB.
ABCs of ADCs  - - Rev 3, June 2006
Authored by:  Nicholas “Nick”Gray
Copyright 2003, 2004, 2006 National Semiconductor 
Corporation
All rights reserved
50
50
Effect of Jitter
Sampled with “clean”Clock
Sampled with Jittery Clock
These plots from National’s WaveVision software show the effects of excessive clock jitter. 
The noise on the signal is apparent.
Documents you may be interested
Documents you may be interested