集成PGIA、用于工業(yè)級(jí)信號(hào)的低功耗、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　平均碼誤差隨電壓步長(zhǎng)和通道切換速率的增加而增加。這是因?yàn)樾盘?hào)鏈上的元件兼具壓擺和建立時(shí)間限制。增加步長(zhǎng)可強(qiáng)制系統(tǒng)建立更大的電壓變化，而增加通道切換速率可降低系統(tǒng)為這些變化分配的建立時(shí)間。當(dāng)步長(zhǎng)和切換速率足夠高的時(shí)候，平均碼誤差變大且無(wú)法預(yù)測(cè)，就像增益配置為0.4的情況(參見(jiàn)圖17和圖21)。這是由于AD8251儀表放大器中輸入緩沖放大器的壓擺率限制而導(dǎo)致的。

　　使用交流源時(shí)，通過(guò)將系統(tǒng)的THD與通道切換速率進(jìn)行對(duì)比來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的性能。AP SYS-2712能為一個(gè)通道提供滿量程正弦波輸入，為另一個(gè)通道提供反相正弦波。在不同采樣速率下測(cè)量THD，范圍從50 kSPS到1 MSPS，增量為50 kSPS。圖25顯示了各種增益配置下每一個(gè)通道的THD測(cè)量值。

　　圖25.THD與ADG1207通道切換速率的關(guān)系(1 kHz滿量程輸入)

　　系統(tǒng)的THD性能大約在750 kSPS時(shí)開(kāi)始下降(具體取決于增益配置)。這有點(diǎn)接近“建立時(shí)間分析”章節(jié)中對(duì)預(yù)期最大系統(tǒng)采樣速率的計(jì)算值(770 kSPS)。

　　功耗結(jié)果

　　圖26顯示了圖1中電路的功耗，它是各增益配置下通道切換速率/系統(tǒng)采樣速率的函數(shù)。為了最大化各元件對(duì)功耗的要求，將兩個(gè)不同相位的滿量程正弦波輸入信號(hào)施加于系統(tǒng)的奇數(shù)和偶數(shù)通道上，這樣保證放大器的輸出持續(xù)受到激勵(lì)和壓擺，并且AD7982具有寬范圍輸出碼。

　　圖26.系統(tǒng)總功耗與系統(tǒng)采樣速率的關(guān)系

　　AD8251和AD8475的功耗隨通道切換速率而上升。這是因?yàn)樗鼈冊(cè)趬簲[階段需要相對(duì)較多的時(shí)間，而在通道切換時(shí)則較少。AD7982的功耗同樣會(huì)隨采樣速率而改變，如該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊(cè)所述。

　　常見(jiàn)變化

　　AD7982 ADC與其它各種14位、16位和18位的10引腳PulSAR ADC引腳兼容。此系列的眾多轉(zhuǎn)換器均可用于CN-0345系統(tǒng)。AD8475為其它差分ADC(比如AD7690)提供差分輸出信號(hào)。如需驅(qū)動(dòng)偽差分或單端ADC(比如AD7980)，則可以使用ADA4805運(yùn)算放大器代替AD8475。

　　電路評(píng)估與測(cè)試

　　本電路使用EVAL-CN0345-SDZ電路板和EVAL-SDP-CB1Z SDP-B系統(tǒng)演示平臺(tái)控制器板。這兩片板具有120引腳的對(duì)接連接器，可以快速完成設(shè)置并評(píng)估電路性能。該電路板包含待評(píng)估電路(如本應(yīng)用筆記所述)，并且CN-0345評(píng)估軟件從該電路板捕獲數(shù)據(jù)時(shí)使用SDP-B控制器板。

　　設(shè)備要求

　　需要以下設(shè)備：

　　? 帶USB端口和Windows? XP、Windows Vista?(32位)或Windows 7(32位)的PC

　　? EVAL-CN0345-SDZ電路評(píng)估板

　　? EVAL-SDP-CB1Z SDP控制器板

　　? CN-0345評(píng)估軟件：前往ftp://ftp.analog.com/pub/cftl/CN0345/下載

　　? 6 V至12 V直流電源或壁式電源適配器(EVAL-CN0345-SDZ板包含9 V壁式電源適配器)

　　? USB轉(zhuǎn)Micro-USB電纜

　　? 低失真、低輸出阻抗信號(hào)發(fā)生器提供±10 V輸出

　　? 低噪聲、高精度直流電源提供±10 V輸出

　　開(kāi)始使用

　　下載評(píng)估軟件并載入：ftp://ftp.analog.com/pub/cftl/CN0345/，然后在PC上安裝該軟件。

　　功能框圖

　　電路框圖見(jiàn)圖1，完整的電路原理圖見(jiàn)EVAL-CN0345-SDZ-SCH.pdf文件。此文件位于CN-0345設(shè)計(jì)支持包中：www.analog.com/CN0345-DesignSupport。圖27顯示測(cè)試設(shè)置的功能框圖。

　　圖27.測(cè)試設(shè)置功能框圖

　　硬件設(shè)置

　　圖28顯示EVAL-CN0345-SDZ評(píng)估硬件。有關(guān)SDP-B板的詳情，請(qǐng)參閱SDP-B用戶指南。

　　將電路板上的120引腳連接器連接到SDP-B控制器板上的CON A連接器。使用尼龍五金配件，通過(guò)120引腳連接器兩端的孔牢牢固定兩塊板的連接。

　　首先，將6 V至12 V直流壁式電源適配器連接到電路板的P19(或者將電源連接到P20端子板或VIN測(cè)試點(diǎn))。然后，通過(guò)USB轉(zhuǎn)Micro-USB電纜將SDP-B板連接到PC。

　　測(cè)試

　　完成電源或壁式電源適配器以及USB電纜連接之后，啟動(dòng)評(píng)估軟件。一旦USB通信建立，就可以使用SDP-B板來(lái)發(fā)送、接收、捕捉來(lái)自EVAL-CN0345-SDZ板的數(shù)據(jù)，并在時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

　　有關(guān)測(cè)試設(shè)置、校準(zhǔn)以及如何使用評(píng)估軟件來(lái)捕捉數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱CN-0345軟件用戶指南：www.analog.com/CN0345-UserGuide。

　　圖28.EVAL-CN0345-SDZ評(píng)估硬件