CN0201 完整的5 V單電源8通道多路復用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集成用于工業(yè)級信號的PGIA

CN0201 其它外部4.096 V基準電壓源可與 ADAS3022一同使用，如ADR444和ADR4540。若需要，可使用AD8031或AD8605運算放大器作為外部基準電壓緩沖器。 應參考 ADAS3022 數(shù)據(jù)手冊，獲取有關內部或外部基準電壓源和基準電壓緩沖器的更多使用建議。 ADP1612/ADP1613/ADP1614是升壓、DC-DC轉換器，集成電源開關，可提供最高20 V的輸出電壓。當ADP1613用作SEPIC-Cuk轉換器時，其電流輸出能力最高為60 mA。ADP1614提供最高120 mA的電源。利用 ADIsimPower 設計工具可進行完全定制設計，并通過單個控制器的低成本SEPIC-Cuk拓撲快速創(chuàng)建穩(wěn)定的雙路供電軌。 該電路使用ADI的ADP1613評估板、EVAL-ADAS3022EDZ評估板以EVAL-CED1Z轉換器評估和開發(fā)板測試，連接方式見圖4。7 V壁式電源連接至 EVAL-CED1Z外部5 V電源連接至 ADP1613 評估板。 EVAL-ADAS3022EDZ是一款用戶評估板，用以簡化16位ADAS3022完整DAS的獨立性能和功能測試。ADP1613評估板通過ADP161x SEPIC-Cuk可下載設計工具搭建， ADIsimPower提供該工具。 ? 圖3. 使用EVAL-CED1Z評估板和軟件的ADAS3022 FFT輸出 ? EVAL-CED1Z板是一種使用ADI精密轉換器的系統(tǒng)評估、演示和開發(fā)平臺。它提供轉換器和PC之間所需的通信，編程或控制器件，通過USB線收發(fā)數(shù)據(jù)。 設備要求 需要使用以下設備： ADAS電路評估板和軟件 ( EVAL-ADAS3022EDZ) 轉換器評估和開發(fā)板( EVAL-CED1Z) ADP1613提供的ADP1613評估板 Audio Precision SYS-2702 PC/筆記本電腦(Windows 32位或64位) USB 接口電纜(1)和AP電纜(1) 7V/2 A直流壁式電源，為EVAL-CED1Z板供電 5 V/100 mA直流電源，為 ADP1613 評估板供電。 功能框圖 測試設置的功能框圖如圖4所示。ADP1613 評估板由外部+5 V電源驅動，產(chǎn)生ADAS3022板所需的±15 V電壓。7V直流壁式電源為EVAL-CED1Z板供電。EVAL-CED1Z板上的穩(wěn)壓器提供ADAS3022板所需的5V電源。運行交流測試時，采用Audio Precision SYS-2702產(chǎn)生低失真輸入信號。 軟件安裝 ADAS3022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和Windows 7(32位和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。 若要安裝軟件，執(zhí)行下列步驟： 請先安裝評估軟件，再將ADAS3022評估板和EVALCED1Z板連接到PC的USB端口，確保PC能夠正確識別評估系統(tǒng)。 光盤文件安裝完畢后，將EVAL-CED1Z板連接到ADAS3022評估板，然后按照UG-484的“電源”部分所述為EVAL-CED1Z接通電源，然后利用附送的電纜連接到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。 如前文圖3中所示，該軟件可采集并處理FFT數(shù)據(jù)。請參考UG-484用戶指南，獲取有關EVAL-ADAS3022EDZ測試設置的完整信息。 欲詳細了解參數(shù)定義以及如何計算信噪比(SNR)、總諧波失真(THD)和信納比(SINAD)，請參閱ADAS3022數(shù)據(jù)手冊中的“術語”部分和以下文獻：數(shù)據(jù)轉換手冊第5章“測試數(shù)據(jù)轉換器”，ADI公司。 ? 圖4. 測試設置功能框圖 ? ADAS3022 是首款單芯片上完整的DAS，能夠以最高1 MSPS的速率進行轉換，并接受最高±24.576V的差分模擬輸入信號。該器件需使用高壓雙極性電源：±15 V(VDDH和VSSH)、+5 V(AVDD和DVDD)、以及+1.8 V至+5 V (VIO)。 ADAS3022無需使用標準解決方案中的信號緩沖、電平轉換、放大、噪聲抑制以及其它模擬信號調理，簡化了精密16位、1 MSPS DAS的設計難題。此外，ADAS3022以更高的數(shù)據(jù)速率、更小的尺寸、更快的產(chǎn)品上市時間、以及更低的價格，提供更佳的時序和噪聲性能。 ADAS3022內部集成PGIA，可設置增益為0.16、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2和6.4，并且它能夠處理的全差分輸入范圍分別為±24.576 V、±20.48 V、±10.24 V、±5.12 V、±2.56 V、±1.28 V和±0.64 V。輸入范圍參考內部4.096 V基準電壓源。 相對于COM引腳上的輸入電壓，它可測量偽差分、單極性和雙極性的輸入范圍。 圖1所示電路中，外部基準電壓由4.096V ADR434提供。ADR434具有高精度、低功耗(工作電流為800μA)、低噪聲、±0.12%最大初始誤差以及出色的溫度穩(wěn)定性等特性。無論在具有高帶寬要求的電池供電系統(tǒng)中，還是元件密度高且要求較低功耗的高速系統(tǒng)中，用于緩沖外部基準電壓的AD8032低功耗運算放大器都是理想的選擇。 ADAS3022 數(shù)字接口由異步輸入(CNV、RESET、PD和BUSY)以及兼容SPI、FPGA或DSP用于回讀轉換結果回讀和編程配置寄存器的4線式串行接口(span style="text-decoration: overline;">CS、SDO、SCK和DIN)組成。 ADP1613 電源設計 ADP1613用作單端初級原邊電感(SEPIC) Cuk轉換器，是 ADAS3022 在外部5 V電源供電情況下，為其提供20 mA時所需±15 V高壓電源以及最大值為3 mV的低輸出紋波的理想選擇。本應用中，ADP1613的開關頻率為1.3 MHz。如圖2所示，ADP1613盡可能地減少了外部元器件數(shù)目，并且具有超過86%的效率，因此它能滿足ADAS3022的規(guī)格要求。在該拓撲中使用低成本ADP1613的最大優(yōu)勢，是它在兩條供電軌之間的出色跟蹤能力，同時使用現(xiàn)成的耦合電感可產(chǎn)生±15 V電壓。除此之外，還能通過 ADIsimPower設計工具輕松快捷地完成設計制造。 圖2. ADP1613的效率(POUT/PIN)與輸出電流(IOUT)的關系 ? 圖1所示電路采用ADP161x SEPIC-Cuk可下載設計工具中的下列輸入進行設計，ADIsimPower提供該設計工具： VINMIN = 4.75 V VINMAX = 4.99 V VOUT = 15 V VRIPPLE = 0.02% 環(huán)境溫度 = 55°C 針對最低成本優(yōu)化 外部濾波器選項 注意， ADP1613的SW引腳上的最大電壓為：VIN + VOUT = 20 V，低于其21 V的絕對最大電壓規(guī)格。針對大于等于5 V的輸入電壓，設計工具建議使用由SW引腳驅動的串接N溝道MOSFET。由于具有1 V的安全裕量，對于最高5.25 V輸入、15 V輸出而言，該電路無需使用FET。因此，設計工具中所用輸入電壓設為4.99 V?？稍?CN0201-設計支持包中找到ADP1613 SEPIC-Cuk轉換器的設計結果。 動態(tài)性能 圖3表示存在交流輸入信號的情況下， ADAS3022 的典型動態(tài)性能。試驗中，分別采用線性±15 V臺式電源和 ADP1613評估板的±15 V輸出驅動ADAS3022，未觀察到有交流或直流性能的差異。 CN0201 圖1所示電路是一款高度集成、16位、1 MSPS、多路復用、8通道、靈活的數(shù)字采集系統(tǒng)(DAS)，集成可編程增益儀表放大器(PGIA)，能夠處理全范圍工業(yè)級信號。