CN0310 圖1所示電路中， AD8475 所選增益為0.4。若選擇了0.8增 益，則滿量程范圍將從±10 V下降到±5 V，導(dǎo)致靈敏度翻倍。 若有兩個輸入信號，則可使用第二個 AD8475 輸出可連接 至 AD7176-2的AN0/AN1引腳。 ADR445 基準(zhǔn)電壓源可替換為具有300 mV壓差的 ADR4550 基 準(zhǔn)電壓源。 設(shè)備要求 需要使用以下設(shè)備： EVAL-AD7176-2SDZ評估板和軟件 系統(tǒng)演示平臺(EVAL-SDP-CB1Z)精密直流電壓源 精密直流電壓源 Audio Precision 2700系列(交流輸入) PC(Windows 32位或64位) 7 V至9 V直流電源或壁式電源 軟件安裝 AD7176-2 評估套件包括一張光盤，其中含有自安裝軟件。該軟件兼容Windows? XP (SP2)、Windows Vista和Windows 7(32位或64位)。如果安裝文件未自動運行，可以運行光盤中的 setup.exe文件。 請先安裝評估軟件，再將評估板和SDP板連接到PC的USB端口，確保PC能夠正確識別評估系統(tǒng)。 完成光盤安裝后，將 EVAL-SDP-CB1Z (通過連接器A或連接器B)連接到 EVAL-AD7176-2SDZ 然后利用附送的電纜將 EVAL-SDP-CB1Z 連接到PC的USB端口。 檢測到評估系統(tǒng)后，確認出現(xiàn)的所有對話框。這樣就完成了安裝。 設(shè)置與測試 有關(guān)使用軟件和運行測試的完整詳細信息，請參考 UG-478 用戶指南。 圖7顯示測試設(shè)置的功能框圖。 若要測試圖1中的電路，硬件需要經(jīng)過下文所述的微小改變： 信號從位于J8端子板上的A2和A3輸入端輸入到 AD8475 改變連接到位置C的SL9和SL10焊點，可將來自J8的A2和A3信號路由至 AD8475 輸入端。 安裝10 Ω(0603)阻值的R64和R74，將 AD8475 輸出連接至AD7176-2的AIN2和AIN3引腳。 移除板卡底部的R110和R120電阻(如 UG-478用戶指南中所示)。 ? 圖7. 測試設(shè)置功能框圖 ? 工業(yè)電平信號施加于 AD8475 精密差分衰減放大器上，該器 件可將輸入信號衰減0.8倍或0.4倍。它集成經(jīng)過調(diào)整并匹 配的精密電阻，用來控制衰減。當(dāng) AD8475 使用5 V單電源并 且增益設(shè)置為0.4時，支持最高±12.5 V的單端或差分輸入。 器件提供最高±15 V的輸入過壓保護。 當(dāng)輸入信號(增益為0.4)處于±10 V單端或差分輸入范圍內(nèi)時 AD8475 和 AD7176-2 器件組合能夠保持線性度，如圖4中的 測量INL所示；圖中，測量端點分別為?10 V和+10 V。此 時， AD8475 的輸出擺幅介于0.5 V和4.5 V之間。 通過對VOCM引腳施加所需的共模電壓，便可設(shè)置共模輸 出。圖1所示電路中，通過將 AD7176-2的2.5 V REFOUT 電壓施加于 AD8475的VOCM引腳，完成共模電壓的設(shè)置。 AD8475 提供衰減和電平轉(zhuǎn)換，以便驅(qū)動 AD7176-2 的采樣 電容輸入；功耗僅為3.2 mA。 AD8475 放大器的輸出連接到RC濾波器網(wǎng)絡(luò)，可提供差分 和共模噪聲濾波以 AD7176-2 輸入采樣電容所需的動態(tài)充 電。該網(wǎng)絡(luò)還可隔離放大器輸出，使其不受動態(tài)開關(guān)電容 輸入的反沖影響。共模帶寬(RIN、C1)為59 MHz。差模帶寬(2 × RIN, 0.5C1 + C3) 為 9.8 MHz。 還可設(shè)置 AD8475使其接受單端信號。將?IN 0.4×輸入接 地，并對+IN 0.4×輸入施加單端信號。 AD7176-2 24位、 Σ-Δ ADC 對 AD8475 的輸出進行采樣，并轉(zhuǎn) 換為數(shù)字輸出。轉(zhuǎn)換速率和數(shù)字濾波器特性可針對5 SPS至 250 kSPS的輸出數(shù)據(jù)速率進行調(diào)節(jié)。 AD7176-2可配置為兩個全差分輸入或四個偽差分輸入。ADC 支持最高50 kSPS的通道掃描速率。 AD7176-2的無噪聲位性 能為17.2位(250 kSPS)；20.8位(1 kSPS)；以及21.7位(50 SPS)。 圖2表示輸入接地時的總系統(tǒng)有效均方根噪聲。數(shù)據(jù)速率 為250 kSPS時，有效均方根噪聲約為30μV rms。請注意， 滿量程時，本電路的線性度在±10 V輸入下達到最佳狀態(tài)， 計算時滿量程輸入設(shè)為20 V p-p。 圖2. 均方根輸出噪聲與輸出數(shù)據(jù)速率的關(guān)系 ? 有效分辨率以位數(shù)表示，折合到20 V滿量程輸入范圍的計算 公式為： 有效分辨率= log2(均方根噪聲) 有效分辨率= log2(20 V/30 μV) = 19.3 位 圖3顯示，均方根位數(shù)的有效分辨率與輸出數(shù)據(jù)數(shù)率成函 數(shù)關(guān)系，輸入短接時測量。 圖3. 有效分辨率(均方根位數(shù))與輸出數(shù)據(jù)速率的關(guān)系 ? 先將均方根噪聲轉(zhuǎn)換為峰峰值噪聲近似值(均方根噪聲乘以 系數(shù)6.6)，有效分辨率便可轉(zhuǎn)換為無噪聲代碼分辨率。計 算結(jié)果約為2.7位，隨后將其從有效分辨率中扣除，以得到 無噪聲代碼分辨率。如本例所示，經(jīng)計算后，19.3位有效 分辨率相當(dāng)于16.6位無噪聲代碼分辨率。這一結(jié)果與 AD7176-2 在無緩沖短路輸入情況下，輸出數(shù)據(jù)速率為250 kSPS時的17.2位無噪聲位規(guī)格相比，大約有0.3位的差異。 這是由于本例僅采用±10 V作為滿量程范圍，而非±12.5 V的 最大值。 圖4顯示采用端點法獲得的系統(tǒng)積分非線性，用滿量程 (FSR)的ppm表示。 圖4. 積分非線性(INL，以FSR的ppm表示)與輸入電壓的關(guān)系 ? 雖然本電路主要設(shè)計用于處理直流輸入信號，但它也能轉(zhuǎn) 換低頻交流輸入信號。其失真性能隨模擬輸入幅度的變化 而改變。圖5和圖6分別顯示?1 dBFS和?6 dBFS以及1 kHz正 弦波情況下的性能。由Audio Precision 2700系列音頻源產(chǎn)生 的正弦波直接輸入 AD8475 。 圖5. AD8475至AD7176-2的FFT性能,(1 kHz、?1 dBFS輸入音、16384點FFT) ? 圖6. AD8475至AD7176-2的FFT性能,(1 kHz、-6 dBFS輸入音、16384點FFT) ? 若要獲得最佳的高分辨率系統(tǒng)性能，則出色的印刷電路板 (PCB)布局、接地以及去耦技巧是必不可少的。詳細信 息，請參考 指南MT-031, 指南MT-101,? AD8475 數(shù)據(jù)手冊 ,及 AD7176-2 數(shù)據(jù)手冊。欲查看完整原理圖和印刷電路板的布局，請參見 CN-0310 設(shè)計支持包. CN0310 24 位、250 kSPS 單電源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 對工業(yè)電平信號進行采樣時，必須提供快速高分辨率轉(zhuǎn)換 信息。通常，當(dāng)采樣速率達到500 kSPS時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 的分辨率可為14位至18位。圖1所示電路是一款針對工業(yè) 電平信號采樣進行優(yōu)化的單電源系統(tǒng)，采用一個24位、 250 kSPS∑-△型ADC。兩個差分通道或四個偽差分通道中的 每一個都能夠在采樣率為50kSPS時提供17.2位的無噪聲代 碼分辨率。 本電路利用內(nèi)置激光微調(diào)電阻的創(chuàng)新型差分放大器實現(xiàn)衰 減和電平轉(zhuǎn)換，利用低電源電壓的精密ADC可以解決獲取 ±5 V、±10 V和0 V至10 V的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電平信號并進行數(shù)字 化處理的問題。本電路可應(yīng)用于過程控制(PLC/DCS模 塊)、醫(yī)療以及科學(xué)多通道儀器和色譜儀。 圖1. 工業(yè)信號用高精度、24位ADC驅(qū)動器(原理示意圖：未顯示所有連接和去耦) ? CN0310 CN0310 | circuit note and reference circuit info 24 位、250 kSPS 單電源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) | Analog Devices 對工業(yè)電平信號進行采樣時，必須提供快速高分辨率轉(zhuǎn)換 信息。通常，當(dāng)采樣速率達到500 kSPS時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 的分辨率可為14位至18位。圖1所示電路是一款針對工業(yè) 電平信號采樣進行優(yōu)化的單電源系統(tǒng)，采用一個24位、 250 kSPS∑-△型ADC。兩個差分通道或四個偽差分通道中

• 24位250kSPS ADC系統(tǒng)
• 工業(yè)信號電平
• 單電源

(analog)