具有輸入過(guò)壓保護(hù)的高端電流檢測(cè)

圖3是 ADA4096-2采用單位增益緩沖器配置時(shí)的情況，其中將電源連接至GND（或±15 V）并對(duì)正輸入掃描，直至輸入超過(guò)電源達(dá)32 V。一般而言，輸入電流在正過(guò)壓條件期間限于1 mA，在負(fù)欠壓條件期間限于200 µA。例如，在20 V過(guò)壓條件下， ADA4096-2輸入電流限于1 mA，從而提供等效于串聯(lián)20 kΩ電阻的電流限制。圖3還顯示，無(wú)論是否為放大器供電，電流限制電路均有效。
請(qǐng)注意，圖3僅代表異常條件下的輸入保護(hù)。正確的放大器工作輸入電壓范圍(IVR)見(jiàn) ADA4096-2數(shù)據(jù)手冊(cè)的表2至表4。
AD7920是一款12位、高速、低功耗逐次逼近型ADC，采用2.35 V至5.25 V單電源供電，最高吞吐量可達(dá)250 kSPS。該器件內(nèi)置一個(gè)低噪聲、寬帶寬采樣保持放大器，可處理13 MHz以上的輸入頻率。
轉(zhuǎn)換過(guò)程和數(shù)據(jù)采集過(guò)程通過(guò)CS和串行時(shí)鐘SCLK進(jìn)行控制，從而為器件與微處理器或DSP接口創(chuàng)造了條件。輸入信號(hào)在CS的下降沿進(jìn)行采樣，而轉(zhuǎn)換同時(shí)在此處啟動(dòng)。該器件無(wú)流水線延遲。
AD7920采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，可在下述高吞吐速率的情況下實(shí)現(xiàn)極低的功耗，
若要進(jìn)入關(guān)斷模式，必須在SCLK的第2個(gè)下降沿之后、第10個(gè)下降沿之前的任意時(shí)間將CS變?yōu)楦唠娖?，以中斷轉(zhuǎn)換過(guò)程。一旦CS在SCLK的此窗口內(nèi)變?yōu)楦唠娖?，器件即進(jìn)入關(guān)斷模式，CS下降沿所啟動(dòng)的轉(zhuǎn)換終止，SDATA返回三態(tài)。如果CS在第2個(gè)SCLK下降沿之前變?yōu)楦唠娖?，則器件仍將處于正常模式，不會(huì)關(guān)斷。這可以避免CS線上的毛刺引起意外關(guān)斷。
若要退出這種工作模式并使 AD7920再次上電，需要執(zhí)行一次偽轉(zhuǎn)換。在CS的下降沿，器件開(kāi)始上電，并且只要CS處于低電平便繼續(xù)上電，直到第10個(gè)SCLK的下降沿之后。經(jīng)過(guò)16個(gè)SCLK后，器件完全上電，下一次轉(zhuǎn)換將產(chǎn)生有效數(shù)據(jù)。
如果CS在第10個(gè)SCLK下降沿之前變?yōu)楦唠娖?，則 AD7920再次返回關(guān)斷模式。這可以避免CS線上的毛刺引起意外上電，或者CS位于低電平時(shí)8個(gè)SCLK周期意外爆發(fā)。雖然器件可以在CS的下降沿開(kāi)始上電，但只要不超過(guò)第10個(gè)SCLK下降沿，便會(huì)在CS的上升沿再次關(guān)斷。
有關(guān)時(shí)序的詳情請(qǐng)參見(jiàn) AD7920數(shù)據(jù)手冊(cè)。

測(cè)試結(jié)果
衡量該電路性能的一個(gè)重要指標(biāo)是最終輸出電壓測(cè)量結(jié)果中的噪聲量。
圖4顯示了10,000個(gè)測(cè)量樣本的直方圖。該數(shù)據(jù)是利用連接到 EVAL-SDP-CB1Z系統(tǒng)演示平臺(tái)(SDP-B)評(píng)估板的CN-0241評(píng)估板獲得的。設(shè)置詳情參見(jiàn)本電路筆記的“電路評(píng)估與測(cè)試”部分。
電源設(shè)置為3.0 V，不關(guān)閉LDO的輸出，在250 kSPS的最大速率下采集10,000個(gè)數(shù)據(jù)樣本。圖4顯示了采集結(jié)果。峰峰值噪聲約為2 LSB，對(duì)應(yīng)于大約0.3 LSB rms。

圖4. 關(guān)斷前10,000個(gè)樣本的碼字直方圖

接著在軟件中將連接至ADP3336的SD關(guān)斷引腳置位低電平，從而關(guān)閉LDO輸出。約1分鐘后，再將ADP3336的關(guān)斷引腳置位高電平，重新開(kāi)啟輸出，并采集相同數(shù)量的數(shù)據(jù)樣本。圖5顯示了采集結(jié)果。

圖5. 關(guān)斷后10,000個(gè)樣本的碼字直方圖

上圖顯示，輸入處于高電平時(shí)， ADA4096-2 的輸出在關(guān)斷期間并未閂鎖。
常見(jiàn)變化
經(jīng)驗(yàn)證，該電路能夠穩(wěn)定地工作，并具有良好的精度。該板同時(shí)兼容系統(tǒng)演示平臺(tái)SDP-S控制板EVAL-SDP-CS1Z)。
圖1所示電路稍作更改，便可針對(duì)最高達(dá)+30 V的輸入電源電壓監(jiān)控電流。 ADA4096-2的+V引腳并未連接到 ADP3336的+5 V，而是直接連接到受監(jiān)控的輸入電源。在這種配置中， ADA4096-2直接采用輸入電源供電。

電路評(píng)估與測(cè)試
本電路使用EVAL-CN0241-SDPZ電路板和 EVAL-SDP-CB1Z 系統(tǒng)演示平臺(tái)SDP-B控制器板。這兩片板具有120引腳的對(duì)接連接器，可以快速完成設(shè)置并評(píng)估電路性能。 EVAL-CN0241-SDPZ板包含要評(píng)估的電路，如本筆記所述。SDP-B控制器板與CN0241評(píng)估軟件一起使用，可從 EVAL-CN0241-SDPZ電路板獲取數(shù)據(jù)。
設(shè)備要求
帶USB端口的Windows® XP、Windows Vista®（32位）或Windows® 7（32位）PC
EVAL-CN0241-SDPZ電路評(píng)估板
EVAL-SDP-CB1ZSDP-B控制器板
CN0241 SDP評(píng)估軟件
能夠驅(qū)動(dòng)6 V/1 A的直流電源
能夠驅(qū)動(dòng)5 V/2.5 A的直流電源
2 Ω/12 W負(fù)載電阻

開(kāi)始使用
將CN0241評(píng)估軟件光盤(pán)放進(jìn)PC的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，加載評(píng)估軟件。打開(kāi)“我的電腦”，找到包含評(píng)估軟件的驅(qū)動(dòng)器。

功能框圖
電路框圖參見(jiàn)本電路筆記的圖1，電路原理圖參見(jiàn)“EVAL-CN0241-SDPZ-SCH-RevA.pdf”文件。此文件位于 CN0241 Design Support Package中。