完全隔離式電導(dǎo)率測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　有關(guān)電導(dǎo)率測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)溶液的更多信息，請(qǐng)參閱Shreiner， R.H和Pratt， K.W的《電解電導(dǎo)率的主要標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)參考材料》(2004)，NIST特別出版物260-142.

　　PCB布局考慮

　　在任何注重精度的電路中，必須仔細(xì)考慮電路板上的電源和接地回路布局。PCB必須盡可能隔離數(shù)字部分和模擬部分。該系統(tǒng)的PCB采用簡(jiǎn)單的雙層板堆疊而成，但采用4層板可以得到更好的電磁干擾/射頻干擾(EMI/RFI)性能。

　　采用10μF和0.1μF電容對(duì)AD8606電源去耦，以適當(dāng)抑制噪聲并減小紋波。這些電容應(yīng)盡可能靠近相應(yīng)器件，0.1μF電容應(yīng)具有低有效串聯(lián)電阻(ESR)值。對(duì)于所有高頻去耦，建議使用陶瓷電容。電源走線必須盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的毛刺效應(yīng)。請(qǐng)注意，低ESR旁路電容必須盡可能靠近芯片焊盤。需要并聯(lián)至少兩個(gè)電容，以抑制噪聲并減少紋波。對(duì)于VDD1和VISO，推薦的電容值是0.1μF和10μF，它們適用于ADuM5000和ADuM1250.較小的電容必須具有低ESR，例如陶瓷電容。低ESR電容末端到輸入電源引腳的走線總長(zhǎng)不得超過2 mm.如果旁路電容的走線長(zhǎng)度超過2 mm，可能會(huì)破壞數(shù)據(jù)。

　　設(shè)置和編程

　　EVAL-CN0349-PMDZ使用CN-0349評(píng)估軟件來執(zhí)行校準(zhǔn)程序，并從電導(dǎo)池采集數(shù)據(jù)。

　　圖7顯示了軟件的校準(zhǔn)窗口。單擊“Calibrate”可初始化校準(zhǔn)程序。該軟件通過控制ADG715八通道開關(guān)，自動(dòng)執(zhí)行三點(diǎn)校準(zhǔn)程序。為了正確執(zhí)行校準(zhǔn)程序，必須在三個(gè)校準(zhǔn)電阻指標(biāo)中填寫正確的值。在自動(dòng)校準(zhǔn)程序中，軟件在三個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將校準(zhǔn)系數(shù)(增益系數(shù)G和系統(tǒng)失調(diào)NOS)存儲(chǔ)在軟件存儲(chǔ)器中，如“校準(zhǔn)程序”部分中所述。針對(duì)兩個(gè)測(cè)量范圍，計(jì)算兩個(gè)不同的校準(zhǔn)系數(shù)，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(G1和G2，NOS1和NOS2)。執(zhí)行測(cè)量時(shí)，會(huì)根據(jù)選定的范圍，選擇相應(yīng)的增益系數(shù)和系統(tǒng)失調(diào)。

　　圖7 CN-0349軟件校準(zhǔn)窗口

　　圖8顯示了該軟件的主窗口，其中顯示了不同的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)選擇的范圍，可以執(zhí)行測(cè)量，并獲取輸入阻抗、電導(dǎo)率、溫度和補(bǔ)償電導(dǎo)率溫度的值。要正確顯示結(jié)果，必須正確選擇探頭校正的數(shù)據(jù)。

　　圖8 CN-0349軟件評(píng)估窗口

　　電導(dǎo)池常數(shù)必須與用于測(cè)量的常數(shù)相同。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)池，此常數(shù)通常在0.01/cm至10/cm之間。

　　失調(diào)指標(biāo)用于失調(diào)校正，用mS/cm表示的失調(diào)值來更改測(cè)量值。

　　必須根據(jù)測(cè)量的溶液來選擇溫度系數(shù)。當(dāng)此系數(shù)的值設(shè)置為0%/°С時(shí)，則不執(zhí)行溫度補(bǔ)償。

　　常見變化

　　AD8608是AD8605的四通道版本，在需要額外的精密運(yùn)算放大器時(shí)，可以替代AD8606.

　　AD8601、AD8602和AD8604分別為單通道、雙通道和四通道軌到軌、輸入和輸出、單電源放大器，具有超低失調(diào)電壓和寬信號(hào)帶寬等特性，可以替代AD8605、AD8606和AD8608.

　　經(jīng)驗(yàn)證，采用圖中所示的元件值，該電路能夠穩(wěn)定地工作，并具有良好的精度?？梢允褂闷渌呔冗\(yùn)算放大器，取代雙通道版本AD8606.可以使用兩個(gè)單通道版本AD8605運(yùn)算放大器，而不是使用AD8606，以便進(jìn)行PCB布局。

　　AD5933阻抗轉(zhuǎn)換器類似于AD5934，并將片上集成頻率發(fā)生器與12位1 MSPS ADC組合在一起。

　　ADM3260是一款支持熱插拔的雙通道I2C隔離器，集成了DC-DC轉(zhuǎn)換器，可用于取代ADuM5000和ADuM1250組合。

　　如果不需要電流隔離，則可將電源和I2C線路直接連接到微處理器。

　　電路評(píng)估與測(cè)試

　　EVAL-CN0349-PMDZ板包含要評(píng)估的電路，SDP評(píng)估板與CN-0349評(píng)估軟件一起使用，可從EVAL-CN0349-PMDZ電路板獲取數(shù)據(jù)。

　　本電路采用EVAL-CN0349-PMDZ電路板、SDP-PMD-IB1Z和EVAL-SDP-CB1Z系統(tǒng)演示平臺(tái)(SDP)評(píng)估板。轉(zhuǎn)接板SDP-PMD-IB1Z和EVAL-SDP-CB1Z板采用120引腳對(duì)接連接器。轉(zhuǎn)接板SDP-PMD-IB1Z和EVAL-CN0349-PMDZ板采用8引腳IMOD對(duì)接連接器，可快速進(jìn)行設(shè)置和評(píng)估電路性能。

　　設(shè)備要求

　　需要以下設(shè)備：

　　帶USB端口的Windows XP或Windows Vista(32位)或Windows 7或Windows 8(64位或32位)PC

　　EVAL-CN0349-PMDZ電路評(píng)估板

　　EVAL-SDP-CB1Z SDP評(píng)估板

　　SDP-PMD-IB1Z轉(zhuǎn)接板

　　6 V電源或壁式電源適配器(EVAL-CFTL-6V-PWRZ )

　　CN-0349評(píng)估軟件

　　集成Pt100傳感器的電導(dǎo)池(例如，Sensorex CS200TC-PT1)

　　開始使用

　　將CN-0349評(píng)估軟件光盤放入PC，加載評(píng)估軟件。用戶也可從CN-0349評(píng)估軟件中下載最新版的評(píng)估軟件。打開“我的電腦”，找到包含評(píng)估軟件光盤的驅(qū)動(dòng)器，打開setup.exe.按照屏幕上的提示完成安裝。建議將所有軟件安裝在默認(rèn)位置。

　　圖9 測(cè)試設(shè)置功能框圖