电路功能与优势
图1所示电路是一个完整的模拟前端,它利用一个16位差分输入PulSAR® ADC对±10 V工业级信号进行数字转换。该电路仅利用两个模拟器件,来提供一路具有高共模抑制(CMR)性能的高阻抗仪表放大器输入、电平转换、衰减和差分转换功能。由于具有高集成度,该电路可节省印刷电路板空间,为常见的工业应用提供高性价比解决方案。
在过程控制和工业自动化系统中,典型的信号电平最高可达±10 V。而来自热电偶和称重传感器等传感器的信号输入则较小,因此常常会遇到大共模电压摆幅,这就需要灵活的模拟输入,它能以高共模抑制性能处理大小差分信号,同时具有高阻抗输入。
图1. 适合工业过程控制应用的高性能模拟前端(原理示意图:所有连接和去耦均未显示)
用现代低压ADC处理工业级信号时,必须进行衰减和电平转换。此外,全差分输入ADC具有以下优势:良好的共模抑制性能,更少的二阶失真产物,以及简化的直流调整算法。因此,工业信号需要经过进一步调理才能与差分输入ADC正确接口。
图1所示电路是一个完整且具有高集成度的模拟前端工业级信号调理器,仅使用两个有源器件来驱动差分输入16位PulSAR ADC AD7687 :精密仪表放大器(片内集成两个辅助运算放大器) AD8295 precision in-amp (with two on-chip auxiliary op amps) 和电平转换器/ADC驱动器AD8275 。低噪声2.5V XFET®基准电压源 ADR431 为ADC提供基准电压。
AD8295是一款精密仪表放大器,片内集成两个非专用信号处理放大器和两个精密匹配的20 kΩ电阻,采用4 mm × 4 mm封装。
AD8275是一款G = 0.2差动放大器,可以用来衰减±10 V工业信号,衰减后的信号可以与单电源低压ADC轻松接口。AD8275在该电路中执行衰减和电平转换功能,可以保持良好的CMR,无需任何外部元件。
AD7687是一款16位逐次逼近型ADC,采用2.3 V至5.5 V的单电源供电。它采用差分输入,具有良好的CMR,并且能够简化SAR ADC的使用。
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