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            用于數(shù)據(jù)采集的超高性能差分輸出可編程增益儀表放大器

            作者: 時(shí)間:2011-12-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            系統(tǒng)和可編程邏輯控制器(PLC)需要多功能的高性能模擬前端,以便與各種傳感器進(jìn)行接口,來精確、可靠地測(cè)量信號(hào)。根據(jù)傳感器具體類型和待測(cè)電壓/電流幅度的不同,信號(hào)可能需要放大或衰減,從而匹配模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的滿量程輸入范圍,以供進(jìn)一步的數(shù)字處理和反饋控制。
            系統(tǒng)的典型電壓測(cè)量范圍是從±0.1 V±10 V。通過選擇正確的電壓范圍,用戶間接的更改系統(tǒng)增益,使模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸入端的采樣電壓幅度最大,進(jìn)而最大程度地提高信噪比(SNR)和測(cè)量精度。在典型的系統(tǒng)中,需要衰減的信號(hào)與需要放大的信號(hào)分別通過不同的信號(hào)路徑進(jìn)行處理,這通常導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜,需要額外的器件,并且占用更多的電路板空間。在同一信號(hào)路徑中實(shí)現(xiàn)衰減和放大的解決方案一般使用可編程增益放大器和可變?cè)鲆娣糯笃?,但這些放大器往往不能提供許多工業(yè)和儀器儀表應(yīng)用所需的高直流精度和溫度穩(wěn)定性。
            有一種方法可以構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的模擬前端,以便在單一信號(hào)路徑中實(shí)現(xiàn)衰減和放大,并且提供差分輸出來驅(qū)動(dòng)高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器,如圖1所示,將一個(gè)可編程增益儀表放大器(PGIA),如AD8250(增益為1、2、5或10)、AD8251(增益為1、2、4或8)或AD8253(增益為1、10、100或1000)等,與一個(gè)全差分漏斗(衰減)放大器,如等級(jí)聯(lián)。該解決方案簡(jiǎn)單靈活,具有高速特性,并提供出色的精度和溫度穩(wěn)定性。
            上述可編程增益儀表放大器提供5.3 GΩ差分輸入阻抗和–110 dB總諧波失真(THD),非常適合與各種傳感器接口。當(dāng)增益為10時(shí),AD8250的保證特性包括:3 MHz帶寬、18 nV/√Hz電壓噪聲、685 ns的0.001%建立時(shí)間、1.7 μV/°C失調(diào)漂移、10 ppm/°C增益漂移以及90 dB共模抑制比(DC至50 kHz)。精密直流性能與高速能力的結(jié)合,使得這些放大器非常適合具有多路復(fù)用輸入的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。
            是一款高速、集成精密電阻的全差分漏斗放大器,提供0.4或0.8倍的精密衰減、共模電平轉(zhuǎn)換、單端差分轉(zhuǎn)換及輸入過壓保護(hù)等功能。這個(gè)易于使用、完全集成的精密增益模塊采用+5 V單電源供電時(shí),可以處理最高±10 V的信號(hào)電平。因此,它能使工業(yè)電平信號(hào)與低壓、高性能、采樣速率高達(dá)4 MSPS的16位和18位逐次逼近(SAR)型ADC的差分輸入范圍匹配。
            如圖1所示,配合工作,構(gòu)成一個(gè)靈活的高性能模擬前端。表1列出了可以實(shí)現(xiàn)的增益組合,具體取決于輸入和輸出電壓范圍要求。
            圖1. 使用 PGIA和AD8475差分輸出漏斗放大器的數(shù)據(jù)采集模擬前端
            表1. AD8475與AD8250、AD8251或AD8253組合可以實(shí)現(xiàn)的輸入電壓范圍和增益
            1. <menu id="6qfwx"><dl id="6qfwx"></dl></menu>
              數(shù)據(jù)采集儀器測(cè)量范圍(V)
              峰峰值電壓(V)
              每路輸入的最大電壓(V)
              整體系統(tǒng)增益
              增益
              AD8475增益
              ADC輸入端的峰峰值電壓
              AD825x輸入電壓限值(保護(hù)ADC)
              ±10
              20
              4.096
              0.4
              1
              0.4
              8
              10.24
              AD8250增益
              ±5
              10
              4.096
              0.8
              2
              0.4
              8
              5.12
              ±2
              4
              4.096
              2
              5
              0.4
              8
              2.048
              ±1
              2
              4.096
              4
              10
              0.4
              8
              1.024
              ±5
              10
              4.096
              0.8
              1
              0.8
              8
              5.12
              ±2.5
              5
              4.096
              1.6
              2
              0.8
              8
              2.56
              ±1
              2
              4.096
              4
              5
              0.8
              8
              1.024
              ±0.5
              1
              4.096
              8
              10
              0.8
              8
              0.512
              ±10
              20
              4.096
              0.4

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