高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器在水下探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)于采用聲波的發(fā)射和反射實(shí)現(xiàn)水下距離探測(cè)的系統(tǒng)，模擬信號(hào)的傳播鏈路可以由FPGA控制輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為小模擬信號(hào)，由功率放大器放大處理，最后通過(guò)天線天線發(fā)射。接收端天線接收發(fā)射出去后遇到物體反射回來(lái)的聲波，經(jīng)低噪音放大器放大和濾波器濾波，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣轉(zhuǎn)換輸出給數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行信號(hào)處理。系統(tǒng)框圖如下：

要實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)系統(tǒng)的高精度測(cè)量要求，信號(hào)傳播鏈路的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高精度處理，其中模擬信號(hào)的接收和采樣轉(zhuǎn)換，直接影響到數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)采樣精度以及最終的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

芯熾16通道24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC SC9259(兼容TI的ADS1258)，集成兼容SPI總線接口，一個(gè)靈活的輸入多路復(fù)用器接受8個(gè)差分輸入或16個(gè)單端輸入的組合，實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)的采樣，提高數(shù)據(jù)采集的樣本數(shù)量，寬動(dòng)態(tài)范圍，精度高達(dá)24位，無(wú)代碼缺失，可以實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)系統(tǒng)模擬信號(hào)的高精度采樣和轉(zhuǎn)換，提高探測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理的精準(zhǔn)度以達(dá)到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。器件功能模塊圖如下：

SC9259以1.8k至23.7k的通道掃描速率提供單周期穩(wěn)定數(shù)據(jù)每個(gè)通道的每秒采樣數(shù) (SPS)。其四階delta-sigma調(diào)制器之后是一個(gè)針對(duì)低噪聲性能優(yōu)化的五階sinc數(shù)字濾波器。內(nèi)部系統(tǒng)監(jiān)控寄存器提供電源電壓、溫度、參考電壓、增益和偏移數(shù)據(jù)。提供緩沖系統(tǒng)時(shí)鐘輸出 (15.7MHz) 以驅(qū)動(dòng)微控制器或附加轉(zhuǎn)換器。一個(gè)簡(jiǎn)單的命令字結(jié)構(gòu)控制通道配置、數(shù)據(jù)速率、數(shù)字 I/O、監(jiān)控功能等?？?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程傳感器偏置電流源可用于偏置傳感器或驗(yàn)證傳感器完整性。

SC9259其它主要性能

固定通道或自動(dòng)通道掃描

固定通道數(shù)據(jù)速率:125kSPS

自動(dòng)掃描數(shù)據(jù)速率:23.7kSPS/通道

Single-Conversion結(jié)算數(shù)據(jù)

16個(gè)單端或8個(gè)差分輸入

單極(+5V)工作

低噪聲:2.8μVRMS在1.8kSPS

0.0003%的積分非線性

直流穩(wěn)定性(典型): 0.02μV/℃偏移漂移，0.4ppm/℃增益漂移

Open-Sensor檢測(cè)

轉(zhuǎn)換控制

用于外部信號(hào)調(diào)理的多路輸出

片上溫度、參考、偏置、增益和電源電壓回讀

42mW功耗

待機(jī)、休眠和關(guān)機(jī)模式

8通用輸入輸出(GPIO)

32.768kHz晶體振蕩器或外部時(shí)鐘

QFN-48封裝7mm×7mm