完整传感器数据采集解决方案简化工业数据采集系统设计
这个完整传感器数据采集解决方案占用的电路板空间仅为分立方案的三分之一，有助于工程师简化设计，同时减小高级工业数据 采集系统的尺寸，缩短产品面市时间，节省成本。它使得我们无需对输入信号进行缓冲、电平转换、放大、衰减或其他调理，也消除了我们对共模抑制、噪声和建立 时间的担忧，还解决了与设计高精度16位1 MSPS数据采集系统相关的诸多难题。它可在1 MSPS速率下（典型 SNR为91 dB）提供同类最佳的16位精度（典型INL为±0.6 LSB）、低失调电压、低温度漂移和优化噪声性能，如图4所示。该器件的额定温度范围为–40°C至+85°C工业温度范围。
图4. ADAS3022的INL和FFT性能。
PGIA具有很大的共模输入范围、真正的高阻抗输入(>500 MΩ)和宽动态范围，这使得它能够处理4 mA至20 mA的环路电流，精确测量小传感器信号，抑制交流电力线、电机和其他来源的干扰（90 dB的最小CMR）。
辅助差分输入通道可处理±4.096 V输入信号。它旁路多路复用器和PGIA级，允许与16位SAR ADC直接接口。片内温度传感器可以监控本地温度。
这种高集成度可以节省电路板空间，降低整体部件成本，使得ADAS3022非常适合空间受限的应用，例如自动测试设备、电力线监控、工业自动化、过程控制、病人监护以及其他工业和仪表系统，它们都采用±10 V的工业信号电平工作。
图5. 采用集成PGA的完整5 V、单电源、8通道数据采集解决方案。
图5显示完整的8通道数据采集系统(DAS)。ADAS3022采用±15 V和+5 V模拟和数字电源，以及1.8V至5V逻辑I/O电源。高效率、低纹波DC-DC升压转换器 ADP1613使得DAS能够采用5 V单电源工作。ADP1613使用 ADIsimPower™设计工具配置为单端初级原边电感(SEPIC)拓扑，提供多路复用器和PGIA所需的±15 V双极性电源，而不会影响性能。
表1对ADAS3022和分立信号链的噪声性能进行了比较，并利用每个元件的输入信号幅度、增益、等效噪声带宽(ENBW)和折合到输入端的(RTI)噪声，计算整个信号链的总噪声。
表1. ADAS3022和分立信号链的噪声性能
|
|
ADG1209 |
AD8251 |
AD8475 |
AD7982 |
总噪声 |
ADAS3022 |
输入信号 |
||
|
噪声 |
RTI |
RTI |
RTI |
RTI |
SNR |
RTITotal |
SNR |
SNR |
|
|
(μV rms) |
(μV rms) |
(μV rms) |
(μV rms) |
(dB) |
(μV rms) |
(dB) |
(dB) |
(V rms) |
|
|
增益 = 1 (±10 V) |
6.56 |
124 |
77.5 |
148 |
95.5 |
208 |
90.6 |
91.5 |
7.07 |
|
增益 = 2 (±5 V) |
6.56 |
83.7 |
38.8 |
74.2 |
95.5 |
119 |
89.5 |
91.0 |
3.54 |
|
增益 = 4 (±2.5 V) |
6.56 |
68.2 |
19.4 |
37.1 |
95.5 |
80.3 |
86.8 |
89.7 |
1.77 |
|
增益 = 8 (±1.25 V) |
6.56 |
55.8 |
9.69 |
18.5 |
95.5 |
60.0 |
83.4 |
86.8 |
0.88 |
AD8475和AD7982（图2）之间的单极点低通滤波器(LPF)可以衰减来自AD7982的开关电容输入的反冲，限制高频噪声量。LPF的–3 dB带宽(f–3dB) 为6.1 MHz（R = 20 Ω，C = 1.3 nF），在1 MSPS速率下进行转换时，可快速建立输入信号。LPF的ENBW计算方法为：