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          驅(qū)動高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器

          作者:Thomas Brand (ADI公司現(xiàn)場應(yīng)用工程師 德國慕尼黑) 時間:2021-06-17 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          市場對工業(yè)應(yīng)用的需求與日俱增,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵設(shè)備。它們通常用于檢測溫度、流量、液位、壓力和其他物理量,隨后將這些物理量對應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為高分辨率的數(shù)字信息,再由軟件做進(jìn)一步處理。此類系統(tǒng)對精度和速度的要求越來越高。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202106/426372.htm

          這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大器電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器()組成,其性能對系統(tǒng)具有決定性的影響。然而,的輸入驅(qū)動器也會影響整體精度。該驅(qū)動器用于緩沖和放大輸入信號。此外,還必須增加偏置信號或生成全差分信號,以覆蓋 的輸入電壓范圍并滿足其共模電壓要求,在此過程中不得改變原始信號??删幊淘鲆鎯x表放大器(PGIA)通常用作輸入驅(qū)動器。在本文中,我們提出了一種輸入驅(qū)動器和ADC 的組合,通過這種組合可以實現(xiàn)非常精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果,從而構(gòu)建高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

          例如,LTC6373 就是一款適用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的PGIA。除了全差分輸出,它還具有高直流精度、低噪聲、低失真(見圖2)以及4 MHz 的高帶寬,增益為1/4~16。通過它可以直接驅(qū)動ADC,因此適合許多信號調(diào)理應(yīng)用。

          圖1 中的電路顯示了使用LTC6373 驅(qū)動精密ADC 的示例,ADC 是具有1.8 MSPS 的20 位分辨率的AD4020。

          在該電路中,LTC6373 在輸入端和輸出端直流耦合,因而不需要使用變壓器驅(qū)動ADC。增益可通過引腳A2/A1/A0 在(0.25~16)V/V 之間進(jìn)行設(shè)置。

          在圖1 中,LTC6373 采用差分輸入至差分輸出配置和±15 V 對稱電源電壓。或者,輸入也可以是單端輸入,而輸出仍然是差分輸出。

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          圖1 驅(qū)動精密ADC的電路示例

          在圖1中,輸出共模電壓通過VOCM引腳設(shè)置為VREF/2。這樣就可實現(xiàn)LTC6373 的輸出電平轉(zhuǎn)換。LTC6373 的每個輸出在0 V~VREF 之間變化,因此在ADC 輸入端有1 個2×VREF 幅度的差分信號。LTC6373 的輸出端和ADC 輸入端之間的RC 網(wǎng)絡(luò)形成1 個單極點低通濾波器,它可降低在ADC 輸入端切換電容時產(chǎn)生的電流毛刺。同時,低通濾波器限制了寬帶噪聲。

          圖2 顯示了LTC6373 的信噪比(SNR)和總諧波失真(THD),其在整個輸入電壓范圍(10 V p-p)內(nèi)驅(qū)動AD4020 SAR ADC(高阻態(tài)模式)。在吞吐量為1.8 MSPS,濾波器電阻(RFILTER)為442 Ω 時可獲得比較滿意的效果。在1 MSPS 或0.6 MSPS 時,建議RFILTER 為887 Ω。

          LTC6373 可驅(qū)動大多數(shù)具有差分輸入的SARADC,不需要另外增加ADC 驅(qū)動器。但是,在某些應(yīng)用中,在LTC6373 和精密ADC 之間可以使用單獨的ADC 驅(qū)動器來進(jìn)一步提高信號鏈的線性度。

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          圖2 使用LTC6373驅(qū)動AD4020的SNR(上)和THD(下)性能

          結(jié)束語

          圖1 所示的電路針對快速、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。因此,LTC6373 的出色特性有助于對傳感器輸出信號進(jìn)行信號調(diào)理。借助在線工具ADIPrecision Studio,特別是其中包含的ADC 驅(qū)動器工具,ADI 公司可以為此類放大級、濾波器和線性電路設(shè)計提供更多支持。

          作者簡介:Thomas Brand于2015年加入德國慕尼黑的ADI公司,當(dāng)時他還在攻讀碩士。畢業(yè)后,他參加了ADI公司的培訓(xùn)生項目。

          2017年,他成為一名現(xiàn)場應(yīng)用工程師。Thomas為中歐的大型工業(yè)客戶提供支持,并專注于工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域。他畢業(yè)于德國莫斯巴赫的聯(lián)合教育大學(xué)電氣工程專業(yè),之后在德國康斯坦茨應(yīng)用科學(xué)大學(xué)獲得國際銷售碩士學(xué)位。

          聯(lián)系方式:thomas.brand@analog.com。

          (本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2021年6月期)



          關(guān)鍵詞: 202106 ADC

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