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提升ADC分辨率的电路设计-亚博登陆
来源:亚博网页版登录界面    发布时间:2021-10-07 12:10:03
本文摘要:很多数据采集系统都回绝高精度和比较慢搜集数据信息,便于允许该系统必须检验小数据信号而且能将更为多的感应器地下通道摆满在同一系统。

很多数据采集系统都回绝高精度和比较慢搜集数据信息,便于允许该系统必须检验小数据信号而且能将更为多的感应器地下通道摆满在同一系统。感应器地下通道就越大,系统的外观设计就必须就越小,成本费和功能损耗也就越较低。远程控制光纤通信和医疗设备(比如,CT扫描仪)即得益于比较慢和高精度的数据采集系统。

在激光功率系统(比如,激光器泵)中,务必大大的监管其输出功率水准。在这类数据采集系统中,针对务必90dB采样率的輸出激光器输出功率,其激光器操控环城路响应速度回绝具有1MSPS的视频码率。

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在CT扫描仪中,数据采集系统必不可少具有16b到22b的屏幕分辨率,便于应急处置根据各种各样身体的机构的长采样率的X射线数据信号。该系统务必很多的光探测器(较多的数据采集地下通道)和高精度数据采集以提高分辩率。  之上2个事例表明了系统回绝的是较为精度,并非意味著精度。虽然必须检验出有10nW的输出功率转变相对性于1W的輸出激光功率很最重要,但某种意义的10nW转变做为1.00001mW与1米W之劣的平方根则越来越不值一提。

殊不知息息相关模数转换器(ADC)精度的性能指标--录取分数线性出现偏差的原因(INL)是一种绝对误差。为了更好地取得最好较为精度,文中明确指出一种艺术创意的解决方法是在仪器设备ADC前端开发用以可编程控制器增益放大仪(PGA)。AD7677ADC的满度线形出现偏差的原因为15ppm(在16bit屏幕分辨率标准下有1LSB)。

在这里ADC前端开发的PGA超出平稳情况的建立時间必不可少充裕慢,便于与具有完全一致屏幕分辨率ADC的转换速率相符合。此外,该PGA还必不可少具有尽可能较低的噪音,因为它规定数据采集系统的频率稳定度(SNR)。为了更好地解决困难这种难题,本设计方案中的放大仪应用AD8021运放电路,它具有合乎设计方案回绝的速率、精度和比较慢建立時间,而且其工作电压噪音序相对密度仅有所为2nV/Hz。

图1示出该PGA增益设定两者之间ADC精度的对应关系。当輸出数据信号力度很低时能使该系统超出19b精度。

    图1在16位ADC前端开发用以一个PGA能将其精度提高到19位  ADC的较为精度一般来说是所说在满度范畴被校正的状况下,给出数据量所相匹配的模拟量输入具体值与标准偏差中间的误差最高值,用较为满度范畴上百万分比(ppm)答复(也可以用百分数,或LSB答复),再作依此类推()其系统精确测量全过程引起的超过绝对误差所相匹配的ppm。图2下图的电路原理能超出107ppm1.9ppm的较为精度。模拟仿真多路复用器IC4含有好几个视频码率较小的地下通道便于运用ADC的1MSPS视频码率。由于PGA对多路复用器展示出为低输入电阻,因此 可联级好几个多路复用器,进而降低地下通道数。

多路复用器还具有一个校正輸出端口号,进而运用一个校正标准工作电压就可以简易地校正每一次增益设定引起的失调电压和增益出现偏差的原因。校正仅有务必在通电或工作中标准(比如,溫度)产生变化时进行。

放缩链接由多路复用器、比较器、前置放大器和ADC组成。AD7677具有大幅迫近型构造,它允许放缩链接中的分离一部分另外工作中。当ADC对一个地下通道进行抽样时,其比较器和放大仪能够使接着的地下通道超出稳定。因而,该数据采集系统能以ADC的仅次抽样速度工作中。

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    图2根据PGA与16位ADC结合使系统获得19位精度  在模拟仿真多路复用器超出稳定以后,比较慢比较器IC1立刻顺利完成必需的增益设定。比较器的阈值电压使数据信号被IC6和IC7放缩后会饱和或佳字位。AD8561比较器的响应速度为7ns,它获得一个看准数据信号,必须在放大仪超出稳定期内和ADC捕获数据信号期内保持增益稳定。

一般来说的PGA配置回绝客户在輸出尾端造成数据信号以前事先设定放大仪的增益。图2中的PGA具有全自动设定增益范畴的特性,它必须随意选择最必需的PGA增益以获得最少精度而不引起数据信号饱和或佳字位。比较器包含缓慢电源电路,便于在数据信号类似某一个确立增益范畴允许时提升设定的增益转变。

该电源电路能全自动将ADC的精度提高到19位,另外又能保持其1MSPS的加快抽样速度。  IC6用以1或8的增益设定对多路复用器的键入数据信号进行放缩,假如务必获得仅次可超出25的各有不同增益,能够变化对系统互联网电阻器。

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模拟仿真开关电源IC3操控增益的设定。运放电路AD8021的高增益视频码率相乘能获得充裕的视频码率,因此其补偿电容对全部的增益保持完全一致。

放大仪IC7为ADC造成差分信号輸出数据信号。比较器和放大仪的建立時间及其ADC的捕获時间都近超过ADC的1s的转换時间。

ADC2个輸出端RC噪音过滤器R1/C1和R2/C2,他们闲置不用附加時间。这种过滤器允许PGA的噪音视频码率。

当IC7的增益为-1时,PGA是数据采集系统关键的噪音源。  图3示出该电路原理的线形出现偏差的原因。在这类最少增益设定标准下超出这般较低的线形出现偏差的原因(图上示出最高值为0.44LSB,极小值为-0.37LSB)并非易事。

这相当于0.9ppm的典型性出现偏差的原因。当增益为8时,键入噪音为85Vrms。假如务必,能够利用计算机均值更进一步提升噪音。图4示出用以AD7677评定板包括的初始数据采集系统,pcb电路板总面积为1530mm。


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