完整傳感器數(shù)據(jù)采集解決方案簡(jiǎn)化工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-11-04 來源：網(wǎng)絡(luò)

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style="PADDING-BOTTOM: 0px; WIDOWS: 2; TEXT-TRANSFORM: none; TEXT-INDENT: 0px; MARGIN: 0px 0px 20px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(0,0,0); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">　　AD8475和AD7982（圖2）之間的單極點(diǎn)低通濾波器（LPF）可以衰減來自AD7982的開關(guān)電容輸入的反沖，限制高頻噪聲量。LPF的–3 dB帶寬（f–3dB）為6.1 MHz（R = 20 Ω，C = 1.3 nF），在1 MSPS速率下進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，可快速建立輸入信號(hào)。LPF的ENBW計(jì)算方法為：

　　ENBW = π/2 × f_–3dB= 9.6 MHz

　　請(qǐng)注意，此計(jì)算方法忽略了來自基準(zhǔn)電壓源和LPF的噪聲，因?yàn)樗粫?huì)對(duì)主要由PGIA決定的總噪聲產(chǎn)生很大影響。

　　以使用±5 V輸入范圍為例。在此情況下，AD8251的增益設(shè)置為2。漏斗放大器設(shè)置的固定增益為0.4，適用于所有四種輸入范圍。因此AD7982要處理0.5V 至4.5V的差分信號(hào)（4 V p-p）。ADG1208的RTI噪聲從Johnson/Nyquist噪聲公式得出：en²= 4K_BTR_ON, 其中K_B= 1.38 × 10²³J/K,T = 300K, and R_ON= 270 Ω。

　　AD8251的RTI噪聲由數(shù)據(jù)手冊(cè)中增益為2時(shí)的27 nV/√Hz噪聲密度得出。同樣，AD8475的RTI噪聲也由10 nV/√Hz噪聲密度得出，使用的增益為0.8 （2 × 0.4）。在這些計(jì)算中，ENBW = 9.6 MHz。AD7982的RTI噪聲則根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中增益為0.8時(shí)的95.5 dB SNR計(jì)算得到。整個(gè)信號(hào)鏈的總RTI噪聲根據(jù)分立元件的RTI噪聲的方和根（rss）計(jì)算。89.5 dB的總SNR可通過公式SNR = 20 log（VINrms/RTITotal）計(jì)算。

　　雖然分立信號(hào)鏈的理論噪聲估計(jì)值（SNR）和整體性能與ADAS3022相當(dāng)，特別是在低增益（G = 1和G = 2）和低吞吐率（遠(yuǎn)低于1 MSPS）條件下，但它并非理想解決方案。與分立式解決方案相比，ADAS3022可以節(jié)省大約50%的成本和大約67%的電路板空間，它還可以接收其他三個(gè)輸入范圍（±0.64 V、±20.48 V、±24.576 V），這是分立式解決方案無法提供的。

　　結(jié)論

　　下一代工業(yè)PLC模塊需要高精度、可靠運(yùn)行和功能靈活性，所有這些特性都必須通過外形小巧的低成本產(chǎn)品提供。ADAS3022具有業(yè)界領(lǐng)先的集成度和性能，支持廣泛的電壓和電流輸入，以便處理工業(yè)自動(dòng)化和過程控制的各種傳感器信號(hào)。ADAS3022是PLC模擬輸入模塊和其他數(shù)據(jù)采集卡的理想之選，它使得工業(yè)制造商能夠讓他們的系統(tǒng)具有與眾不同的特性，同時(shí)滿足更加嚴(yán)苛的用戶要求。

　　參考文獻(xiàn)

　　Kessler， Matthew. Synchronous Inverse SEPIC Topology Provides High Efficiency for Noninverting Buck/Boost Voltage Converters， Analog Dialogue， Vol. 44， No. 2， 2010

　　Slattery， Colm， Derrick Hartmann， and Li Ke. PLC Evaluation Board Simplifies Design of Industrial Process Control Systems， Analog Dialogue， Vol. 43， No. 2， 2009

　　Circuit Note CN0201. Complete 5 V， Single-Supply， 8-Channel Multiplexed Data Acquisition System with PGIA for Industrial Signal Levels

　　MT-048 Tutorial. Op Amp Noise Relationships; 1/f Noise， RMS Noise， and Equivalent Noise Bandwidth