Усилитель с малым током смещения для АЦП последовательного приближения

В данной схеме реализован усилитель, обладающий малым током смещения, сигнал с его выхода измеряется с помощью АЦП последовательного приближения. Такой усилитель необходим для обеспечения минимальной погрешности при работе с высокоимпедансными датчиками. Примерами таких датчиков являются детекторы газа, анализаторы газов крови и датчики качества воздуха. В данном примере используется датчик кислотности (датчик pH). Выходное сопротивление этого сенсора может изменяться в диапазоне 10…1000 МОм. Если сопротивление датчика составляет 10 МОм, то при использовании усилителя со входным током смещения 3 нА ошибка на выходе схемы составит 30 мВ. С учетом исходных данных к расчету, представленных в таблице 39, можно определить, что выходная ошибка смещения 30 мВ соответствует погрешности измерений 2,9%. Если же использовать операционный усилитель со входным током смещения 3 фА, то ошибка на выходе уменьшится до 30 нВ.

Датчик pH является достаточно медленным сенсором, поэтому для работы с ним может использоваться АЦП с невысоким быстродействием. Так как показания датчика pH сильно зависят от температуры, то для работы с ним потребуется двухканальный АЦП: один канал для контроля температуры, а второй – для измерений выходного напряжения сенсора. Для схемы был выбран ADC122S021 – двухканальный 12-битный АЦП с максимальной частотой дискретизации 200000 выборок в секунду (см.рисунок).



Рекомендуем обратить внимание:

• в качестве емкостей С3 и С6 следует использовать керамические конденсаторы COG/NPO;
• каждая ИС должна иметь собственный развязывающий конденсатор 0,1 мкФ;
• трассировка печатной платы имеет огромное значение. Для получения подробной информации ознакомьтесь с документом «LMP7721 Multi-Function Evaluation Board Users’ Guide»;
• печатная плата должна быть чистой и не иметь поверхностных загрязнений. Для получения подробной информации следует ознакомиться с документом «LMP7721 Multi-Function Evaluation Board Users’ Guide»;
• для получения подробной информации по созданию других схем с минимальным уровнем токов утечки прочтите статью «Design femtoampere circuits with low leakage».

Выбор компонентов и расчеты>>

Поваренная книга разработчика аналоговых схем: аналого-цифровые преобразователи, глава 10

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>>