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模数转换器LTC6373高精度数据采集系统PGIA
2022-12-06 420次

  市场对工业应用的需求日益增加,数据采集系统是主要设备之一。它们通常用于检测温度、流量、液位、压力和其他物理量,然后将这些物理量对应的模拟信号转换为高分辨率的数字信息,然后由软件进一步处理。该系统对精度和速度的要求越来越高,这些数据采集系统由放大器电路和模数转换器组成(ADC)其性能对系统有决定性的影响。

  然而,ADC输入驱动器也会影响整体精度,用于缓冲和放大输入信号。此外,还必须增加偏置信号或生成全差分信号来覆盖ADC输入电压范围并满足其共模电压要求,在此过程中不得改变原始信号。可编程增益仪器放大器(PGIA)一般用作输入驱动器。本文提出了输入驱动器和输入驱动器。ADC通过这种组合,可以实现非常准确的转换结果,进而构建高质量的数据采集系统。




模数转换器LTC6373高精度数据采集系统PGIA




  例如,模数转换器LTC6373高精度数据采集系统的PGIA,除了全差分输出,它还具有高直流精度、低噪声、低失真(见图2)以及4 MHz的高带宽,增益为1/4~16。ADC可以通过它直接驱动,因此适合许多信号调理应用。

  图1中的电路显示了使用LTC6373来驱动精密ADC的示例,ADC是具有1.8 MSPS的20位分辨率的AD4020。



模数转换器LTC6373高精度数据采集系统PGIA


图1. 驱动精密ADC的电路示例


  在该电路中,LTC6373在输入端和输出端直流耦合,因而不需要使用变压器来驱动ADC。增益可通过引脚A2/A1/A0在0.25 V/V至16 V/V 之间进行设置。在图1中,LTC6373采用差分输入至差分输出配置和±15 V对称电源电压。或者,输入也可以是单端输入,而输出仍然是差分输出。

  在图1中,输出共模电压通过VOCM引脚设置为VREF/2。这样就可实现LTC6373的输出电平转换。LTC6373的每个输出在0 V至VREF之间变化,因此在ADC输入端有一个2× VREF幅度的差分信号。LTC6373的输出端和ADC输入端之间的RC网络形成一个单极点低通滤波器,它可降低在ADC输入端切换电容时产生的电流毛刺。同时,低通滤波器限制了宽带噪声。


模数转换器LTC6373高精度数据采集系统PGIA


图2. 使用LTC6373驱动AD4020的SNR(左)和THD(右)性能


  图2显示LTC6373的信噪比(SNR)和总谐波失真(THD),其在整个输入电压范围(10V p-p)内驱动AD4020 SAR ADC(高阻态模式)。在吞吐量为1.8 MSPS,滤波器电阻(RFILTER)为442 Ω时可获得比较满意的效果。在1 MSPS或0.6 MSPS时,制造商建议RFILTER为887 Ω。

  LTC6373可驱动大多数具有差分输入的SAR ADC,不需要另外增加 ADC驱动器。但是,在某些应用中,在LTC6373和精密ADC之间可以使用单独的ADC驱动器来进一步提高信号链的线性度。

  图1中所示的电路针对快速、高精度数据采集系统进行了优化。因此,LTC6373的出色特性有助于对传感器输出信号进行信号调理。借助在线工具ADI Precision Studio,特别是其中包含的ADC驱动器工具,ADI公司可以为此类放大级、滤波器和线性电路设计提供更多支持。



  LTC6373

  可编程增益引脚:

  G = 0.25,0.5,1,2,4,8,16V/V+关断

  全差分输出

  增益误差:0.012%(最大值)

  增益误差漂移:1ppm/°C(最大值)

  CMRR:103dB(最小值),(G=16)

  输入偏置电流:25pA(最大值)

  输入失调电压:92μV(最大值),G=16

  输入失调电压漂移:1.7μV/°C(最大值),G=16

  –3dB 带宽:4MHz,G=16

  输入噪声密度:8nV/√Hz,G=16

  压摆率:12V/μs,G=16

  可调共模输出电压

  静态电源电流:4.4mA

  电源电压范围:±4.5V~±18V

  额定温度范围为 –40°C~125°C


  小型12引脚 4mm×4mm DFN (LFCSP) 封装


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