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驱动高精度模数转换器

关键词:模数转换器 数据采集系统

时间:2022-12-20 09:42:32      来源:ADI

对工业应用的需求不断提高。数据采集系统是这里的关键要素。它们通常用于感测温度、流量、液位、压力和其他物理量,然后将其转换为高分辨率数字信息,并通过软件转发以进行进一步处理。这样的系统需要越来越高的精度和更高的速度。

对工业应用的需求不断提高。数据采集系统是这里的关键要素。它们通常用于感测温度、流量、液位、压力和其他物理量,然后将其转换为高分辨率数字信息,并通过软件转发以进行进一步处理。这样的系统需要越来越高的精度和更高的速度。这些数据采集系统由模数转换器(ADC)的一部分组成,其性能对系统具有决定性的影响。但是,ADC的输入驱动器也会影响整体精度。驱动器的任务是缓冲和放大输入信号。此外,它必须增加输入信号或产生全差分信号,以覆盖ADC的输入电压范围并满足其共模电压要求。在此过程中不得更改原始信号。可编程增益仪表放大器(PGIA)通常用作输入驱动器。在本文中,我们提出了输入驱动器和ADC的协调组合,通过它可以实现极其精确的转换结果,从而可以构建高质量的数据采集系统。

适用于高精度数据采集系统的PGIA的一个示例是LTC6373。除全差分输出外,它还提供高直流精度、低噪声、低失真(见图2)和4 MHz高带宽(增益为16)。ADC可以直接用它驱动,这就是为什么它适用于众多信号调理应用等。

图1中的电路显示了一个使用LTC6373驱动精密ADC的示例,具体而言是AD4020,这是一款具有1.8 MSPS的20位ADC。


图1.驱动精密ADC的电路示例

在该电路中,LTC6373 在输入端和输出端采用直流耦合,因此无需使用变压器来驱动 ADC。增益可通过引脚 A2/A1/A0 设置在 0.25 V/V 至 16 V/V 之间。在图1中,LTC6373用于差分输入至差分输出配置,对称电源电压为±15 V。 或者,如果需要差分输出,输入可以不对称工作。

在图1中,输出共模电压通过V设置。OCM引脚到 V裁判/2.这样,LTC6373 的输出就实现了电平转换。LTC6373上的每个输出在0 V和V之间变化裁判(异相),因此存在幅度为 2× V 的差分信号裁判在 ADC 输入端。LTC6373 上的输出和 ADC 输入之间的 RC 网络构成一个单极点低通滤波器,从而减小了在 ADC 输入端切换电容器时出现的电流峰值。同时,低通滤波器限制了宽带噪声。

图2显示了LTC6373的信噪比(SNR)和总谐波失真(THD),LTC6373在整个输入电压范围(10 V p-p)内驱动AD4020 SAR ADC(高阻态模式)。在1.8 MSPS的吞吐量和滤波电阻(R滤波器) 的 442 Ω。在 1 MSPS 或 0.6 MSPS 时,R滤波器的 887 Ω 由制造商推荐。


图2.SNR(左)和THD(右),用于利用LTC6373驱动AD4020。

LTC6373 能够利用差分输入来驱动大多数 SAR ADC,并且不需要自己的 ADC 驱动器。然而,在某些应用中,在 LTC6373 和精准 ADC 之间使用单独的 ADC 驱动器来简化 LTC6373 的瞬变并改善信号链的线性度可能是有利的。

结论

图1所示电路针对快速、高精度数据采集系统进行了优化。因此,凭借LTC6373的出色特性,可以充分利用所连接传感器的全部性能。借助ADI Precision Studio在线工具,尤其是ADC驱动器工具,ADI公司为此类放大器级、滤波器和线性电路的设计提供了额外的支持。

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