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              驅動高精度模數轉換器

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

              市場對工業應用的需求與日俱增,數據采集系統是其中的關鍵設備。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的模擬信號轉換為高分辨率的數字信息,再由軟件做進一步處理。此類系統對精度和速度的要求越來越高。

              本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202106/426372.htm

              這些數據采集系統由放大器電路和模數轉換器()組成,其性能對系統具有決定性的影響。然而,的輸入驅動器也會影響整體精度。該驅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)通常用作輸入驅動器。在本文中,我們提出了一種輸入驅動器和ADC 的組合,通過這種組合可以實現非常精確的轉換結果,從而構建高質量的數據采集系統。

              例如,LTC6373 就是一款適用于高精度數據采集系統的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。通過它可以直接驅動ADC,因此適合許多信號調理應用。

              圖1 中的電路顯示了使用LTC6373 驅動精密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動ADC。增益可通過引腳A2/A1/A0 在(0.25~16)V/V 之間進行設置。

              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?;蛘?,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引腳設置為VREF/2。這樣就可實現LTC6373 的輸出電平轉換。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 網絡形成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)內驅動AD4020 SAR ADC(高阻態模式)。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 可驅動大多數具有差分輸入的SARADC,不需要另外增加ADC 驅動器。但是,在某些應用中,在LTC6373 和精密ADC 之間可以使用單獨的ADC 驅動器來進一步提高信號鏈的線性度。

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              圖2 使用LTC6373驅動AD4020的SNR(上)和THD(下)性能

              結束語

              圖1 所示的電路針對快速、高精度數據采集系統進行了優化。因此,LTC6373 的出色特性有助于對傳感器輸出信號進行信號調理。借助在線工具ADIPrecision Studio,特別是其中包含的ADC 驅動器工具,ADI 公司可以為此類放大級、濾波器和線性電路設計提供更多支持。

              作者簡介:Thomas Brand于2015年加入德國慕尼黑的ADI公司,當時他還在攻讀碩士。畢業后,他參加了ADI公司的培訓生項目。

              2017年,他成為一名現場應用工程師。Thomas為中歐的大型工業客戶提供支持,并專注于工業以太網領域。他畢業于德國莫斯巴赫的聯合教育大學電氣工程專業,之后在德國康斯坦茨應用科學大學獲得國際銷售碩士學位。

              聯系方式:thomas.brand@analog.com。

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



              關鍵詞: 202106 ADC

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