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采用ADAS3023同步采样数据采集系统电路—电路精选(43)

作者:时间:2017-10-27来源:网络收藏

是一款完整的16位逐次逼近型模数转换器数据采集系统。该器件能够以高达500 kSPS的速率同时对双通道进行采样、以250 kSPS的速率同时对四通道进行采样、以167 kSPS的速率同时对六通道进行采样,以及以125 kSPS的速率同时对八通道进行采样;采用ADI专利的iCMOS®高压工业工艺技术制造,ADP1613用于低成本SEPIC-uk拓扑,是在外部5 V电源供电情况下,为其提供20 mA时所需±15 V高压稳定电源以及最大值为3 mV的低输出纹波的理想选择。ADP1613尽可能地减少了外部元器件数目,并且具有超过86%的效率,因此它能满足的规格要求。集成8通道、低泄漏、采样保持、可编程增益仪表放大器级,具有高共模抑制特性,提供4个差分输入范围、一个精密低漂移4.096 V基准电压源和缓冲器,以及一个16位电荷再分配逐次逼近型寄存器模数转换器。使用±15 V电源时,ADAS3023能解析的差分输入范围高达±20.48 V,ADAS3023在各通道输入与公共参考之间使用差分输入结构,所有通道同时采样。显示了这些输入的等效电路。二极管为模拟输入和COM提供针对高压电源的ESD保护。应确保模拟输入信号不超过供电轨0.3 V以上,否则会造成二极管正偏,并开始传导电流。超出绝对最大额定值的电压可能导致ADAS3023永久性损坏。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368709.htm

电路原理

采集系统电路设计

ADP1613用于低成本SEPIC-uk拓扑,是ADAS3023在外部5 V电源供电情况下,为其提供20 mA时所需±15 V高压稳定电源以及最大值为3 mV的低输出纹波的理想选择。ADP1613尽可能地减少了外部元器件数目,并且具有超过86%的效率,因此它能满足ADAS3023的规格要求。如图为采集系统电路设计。

等效模拟输入电路设计

在各通道输入(IN0至IN7)与公共参考(COM)之间使用差分输入结构,所有通道同时采样。图39显示了这些输入的等效电路。二极管为模拟输入(IN0至IN7)和COM提供针对高压电源(VDDH和VSSH)的ESD保护。应确保模拟输入信号不超过供电轨0.3 V以上,否则会造成二极管正偏,并开始传导电流。超出绝对最大额定值的电压可能导致ADAS3023永久性损坏。

内部基准电压源设计

精确的内部基准电压源经过工厂调整,适合大部分应用。将CFG寄存器中的REFEN位置1(默认值)则使能内部基准电压源,并可在REF1和REF2引脚上产生4.096 V电压;该输出电压用作主要的系统基准电压。未经缓冲的2.5 V(典型值)带隙基准电压输出至REFIN引脚,需采用外部10 μF和0.1 μF电容的并联组合以降低输出端噪声。REFIN的电流输出有限,如果后接一个适当的缓冲器,如AD8031等,则它可以用作一个源。由于内部放大器使用固定增益,REFIN输出的负载过高会降低4.096 V系统的基准电压。内部基准电压输出经过调整后达到预期的4.096 V,初始精度为±8 mV。基准电压还经过温度补偿,典型温漂为±5 ppm/°C。使用内部基准电压源时,ADAS3023应按照图42所示进行去耦。REF1和REF2连接均短接在一起,并利用REFIN输出和RCAP内部调节电源上的适当去耦电容去耦。


外部基准电压源和内部缓冲器设计

当采用通用系统基准电压源,或者要求具有更佳的漂移性能时,则需使用外部基准电压源和内部缓冲器。将REFEN位设置为0便可禁用内部带隙基准电压源,允许用户向REFIN引脚提供外部基准电压(典型值为2.5 V)。内部缓冲器保持使能状态,因此无需使用外部缓冲器放大器,即可产生主要的系统基准电压。当REFIN = 2.5 V且REF1、REF2输出4.096 V时,这将是系统的主要基准电压。就本配置而言,如图43所示连接外部基准电压源。由于内部缓冲器可处理ADAS3023基准电压要求的动态变化,因此任何2.5 V的基准电压均可用于此配置。

外部基准电压源设计

对于需要精确、低漂移、4.096 V基准电压的应用,可以使用外部基准电压源。在这种模式下,禁用内部缓冲器需要将REFEN置位为0,并将REFIN驱动或连接至AGND,因此需要硬件和软件两种控制。若仅驱动REF1和REF2引脚但却没有禁用内部缓冲器,则会导致驱动放大器的输出端发生源电流/吸电流冲突。将4.096 V精密基准电压源直接连到REF1和REF2,以作为系统的主基准电压(参见图44);推荐两种基准电压源ADR434或ADR444。若使用运算放大器作为外部基准电压源,则在驱动容性负载方面需多加留意。

内核电源设计

AVDD和DVDD引脚分别为ADAS3023的模拟和数字内核供电。这些电源需要足够的去耦,每个电源上至少包括一个10 F电容和100 nF电容。100 nF电容应尽可能靠近ADAS3023。为了减少所需电源的数量,DVDD可以通过一个简单的RC滤波器(连接在AV D D与DVDD之间)从模拟电源供电。

编者结语

ADAS3023通过消除信号缓冲、电平转换、放大/衰减、共模抑制、建立时间简化了设计挑战,也避免了其他模拟信号调理挑战,同时实现更小的尺寸、更短的上市时间和更低的成本。可编程增益ADAS3023集成一个可编程增益仪表放大器(PGIA),它具有四个可选范围。PGIA设置由一个输入引脚和COM引脚上的最大绝对差分输入电压确定。上电与默认条件预设为±20.48 V (PGIA = 11)输入范围。由于ADAS3023能够采用任何输入类型,比如双极性单端或伪双极性等,因此必须设置PGIA以充分利用器件允许的输入范围。您觉得这一款完整的16位逐次逼近型模数转换器性能如何,在未来电子设计中还有什么需要改进的地方?



关键词: ADAS3023 电路图

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