Схема истинно дифференциального аттенюатора аналогового входного блока с высокоимпедансным входом для SAR АЦП

Представленное решение для выборки данных аналогового входного блока SAR АЦП (см.рисунок) позволяет измерять истинное дифференциальное напряжение сигналов в диапазоне ±24 В (или для абсолютного диапазона входного сигнала VinP = ±12 В, VinN = ±12 В), обеспечивая высокое входное сопротивление при скоростях передачи данных до 500 ksps с 18-битным разрешением. Для буферизации входов дифференциального усилителя используется 36-вольтовый прецизионный усилитель с полным размахом напряжения и с малым значением входного тока смещения. Дифференциальный усилитель ослабляет и смещает сигнал в диапазон дифференциального и синфазного напряжений SAR АЦП. Значения в разделе выбора компонентов могут быть скорректированы с учетом различных уровней входного напряжения.



Данная реализация схемы используется для точного измерения истинного дифференциального напряжения в испытательном оборудовании специализированного применения, платах сбора данных (DAQ) и модулях аналоговых входных сигналов, применяемых в системах на основе программируемых контролеров автоматизации, дискретных систем управления и программируемых логических контроллеров.

Рекомендуем обратить внимание:

• Проверьте величину линейного диапазона операционного усилителя (буфера) на основе значений синфазного напряжения и размаха выходного напряжения для линейного режима. Это описано в разделе выбора компонентов. Выберите усилитель с малой величиной входного тока смещения.
• Определите характеристики полного диапазона и синфазного диапазона АЦП. Это описано в разделе выбора компонентов.
• Определите требуемое ослабление напряжения для дифференциального усилителя на основе данных об амплитуде входного сигнала, полного диапазона АЦП и значений размаха выходного напряжения самого усилителя. Это описано в разделе выбора компонентов.
• Используйте конденсаторы COG для минимизации искажений.
• Используйте пленочные резисторы 0,1% 20 ppm/°C или лучших значений для повышения точности, снижения дрейфа коэффициента усиления и минимизации искажений.
• В обучающем видео «Понимание и калибровка смещения и усиления для систем АЦП» («Understanding and Calibrating the Offset and Gain for ADC Systems») приведены методы анализа ошибок. Рекомендуем ознакомиться с ресурсом по ссылке, чтобы узнать, как минимизировать ошибки усиления, смещения, дрейфа усиления и улучшить шумовые характеристики.
• Обучающее видео «Введение в выбор компонентов для входных каскадов SAR АЦП» («Introduction to SAR ADC Front-End Component Selection» рассказывает о методах выбора элементов для цепи фильтра Rfilt и Cfilt. Данные параметры компонентов зависят от полосы пропускания усилителя, частоты дискретизации преобразователя данных и конструкции самого преобразователя. Приведенные здесь значения позволяют получить хорошие показатели установления сигнала и динамические характеристики для усилителя, параметров усиления и преобразователя данных из данного примера. В случае изменения дизайна выберите другой RC-фильтр. Ознакомьтесь с обучающими видео Precision Labs, в котором представлена дополнительная информация по выбору RC-фильтра для получения наилучших характеристик по установлению сигнала и переменному току.

Расчет схемы>>

Поваренная книга разработчика аналоговых схем: аналого-цифровые преобразователи, глава 6

Представляем перевод главы из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники. АЦП», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Многим уже знаком аналогичный цикл об операционных усилителях. Но АЦП – не менее важная часть сигнального тракта, а секретов и тонкостей в его применении никак не меньше. Приведены конкретные схемотехнические примеры, пошаговые инструкции с формулами, позволяющими адаптировать схему к конкретному проекту. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Для каждой схемы рекомендован как минимум один АЦП производства TI, однако разработчик может использовать и другие изделия компании. От читателя требуется понимание базовых принципов работы АЦП.

Мы продолжим публиковать на сайте compel.ru переводы глав этого цикла.
Если материал оказался для вас полезным - подпишитесь на обновления этого руководства.
Оформить подписку>>