设计高精度工业传感系统前端

2388725 2022-11-25 | pdf | 339.08KB | 次下载 | 免费

资料介绍

工业和过程控制应用程序收集大量精确的温度、压力和应变数据，用于上游决策。设计人员面临的挑战是，这些应用需要多个高精度通道，以在频域中保持高精度。工业和过程控制应用程序收集大量精确的温度、压力和应变数据，用于上游决策。设计人员面临的挑战是，这些应用需要多个高精度通道，以在频域中保持高精度。本文讨论了精确、高性能工业传感和信号转换前端的关键组件和参数要求。由于噪声是精度的决定性因素，因此最终合适的解决方案解决了噪声问题。本文讨论了精确、高性能工业传感和信号转换前端的关键组件和参数要求。由于噪声是精度的决定性因素，因此最终合适的解决方案解决了噪声问题。系统总览系统总览高精度 18 位工业传感前端系统应包含一个经济高效的隔离式多通道数据采集 (DAQ) 结构，可以管理工业信号电平。从输入到输出，要描述的多通道、高精度电路从一个八输入多路复用器开始，可配置为单端或差分输入通道（图 1）。这些多路复用器输入接收用于过程控制的各种传感器输入，例如来自温度、压力和光学传感器的输入。高精度 18 位工业传感前端系统应包含一个经济高效的隔离式多通道数据采集 (DAQ) 结构，可以管理工业信号电平。从输入到输出，要描述的多通道、高精度电路从一个八输入多路复用器开始，可配置为单端或差分输入通道（图 1）。这些多路复用器输入接收用于过程控制的各种传感器输入，例如来自温度、压力和光学传感器的输入。图 1：用于多个传感器输入的八输入、多通道、高精度电路从一个可配置为单端或差分输入通道的输入多路复用器开始。（图片来源：邦妮·贝克）图 1：用于多个传感器输入的八输入、多通道、高精度电路从一个可配置为单端或差分输入通道的输入多路复用器开始。（图片来源：邦妮·贝克）在图 1 中，一个可编程增益仪表放大器 (PGIA)，表示为“PGA”，跟在输入多路复用器之后，具有类似的输入和输出摆动电压能力。多路复用器和 PGIA 级都能够管理高达 ±10 伏特的高压输入。在图 1 中，一个可编程增益仪表放大器 (PGIA)，表示为“PGA”，跟在输入多路复用器之后，具有类似的输入和输出摆动电压能力。多路复用器和 PGIA 级都能够管理高达 ±10 伏特的高压输入。PGIA 的共模电压和宽电压输出摆幅与 18 位模数转换器 (ADC) 的单电源输入范围不一致。为了准备 ADC 的信号电压范围，系统需要一个漏斗放大器。漏斗放大器执行三个功能：信号电平转换、从单端到差分的转换以及衰减以满足单电源 18 位 ADC 的输入要求。PGIA 的共模电压和宽电压输出摆幅与 18 位模数转换器 (ADC) 的单电源输入范围不一致。为了准备 ADC 的信号电压范围，系统需要一个漏斗放大器。漏斗放大器执行三个功能：信号电平转换、从单端到差分的转换以及衰减以满足单电源 18 位 ADC 的输入要求。在 18 位 ADC 之后，数字隔离器提供电流隔离。这种隔离方式允许在每一侧之间使用不同的共模电压，而不会干扰信号保真度。在 18 位 ADC 之后，数字隔离器提供电流隔离。这种隔离方式允许在每一侧之间使用不同的共模电压，而不会干扰信号保真度。电路细节电路细节如上所述，隔离式多通道 DAQ 系统具有多路复用器、PGIA 级、ADC 放大器驱动器和精密、全差分、逐次逼近寄存器 (SAR) ADC。该系统使用单个 ADC 监控八个通道。然而，ADC 驱动器和 ADC 是主要的噪声来源（图 2）。如上所述，隔离式多通道 DAQ 系统具有多路复用器、PGIA 级、ADC 放大器驱动器和精密、全差分、逐次逼近寄存器 (SAR) ADC。该系统使用单个 ADC 监控八个通道。