Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2019
Alfredo del Rio
EDN
В спецификациях многих параллельных АЦП, таких как выпускаемый Texas Instruments ADC1175, рекомендованный диапазон входных рабочих напряжений составляет от 0.6 до 2.6 В. Однако в некоторых приложениях требуется дискретизация симметричного входного аналогового сигнала. Описанная в этой статье схема преобразует симметричный входной сигнал от –0.2 до +0.2 В в сигнал рекомендованного для АЦП диапазона от 0.6 до 2.6 В (Рисунок 1). Кроме того, схема не позволяет выходному напряжению опускаться ниже потенциально опасного для АЦП уровня –0.3 В.
 |
||
| Рисунок 1. | Добавление R3 и D1 к обычной схеме операционного усилителя превращает его в ограничитель. Уровень ограничения определяется компонентами R3, D1, R4 и R5. Добавление тока IDC позволяет смещать постоянный уровень выходного напряжения. |
|
Для получения широкой полосы пропускания в схеме используется сдвоенный операционный усилитель с токовой обратной связью AD8002. Коэффициент усиления напряжения первого неинвертирующего усилителя (IC1A) равен пяти. Этот каскад, имеющий высокое входное и низкое выходное сопротивление, обеспечивает также согласование входного сигнала со вторым каскадом IC1B. Основную часть работы выполняет второй каскад. Функция ограничения реализуется инвертирующим усилителем, образованным микросхемой IC1B и резисторами R4, R5, к которому добавлены R3 и D1. Уровень ограничения задается элементами R3, D1, R4 и R5. Добавление тока IDC сдвигает постоянный уровень выходного напряжения. Требуемый уровень смещения, в данном случае 1.6 В, устанавливается подстроечным резистором P1.
Считая ток диода D1 пренебрежимо малым, выражение для выходного напряжения VO можно записать так:
Учитывая, что напряжение VD на диоде равно 0.6 В,
Ограничение, защищающее АЦП, происходит вблизи 0 В. Повышение порога ограничения ухудшает линейность схемы в рабочем диапазоне. Другими словами, между уровнем ограничения и линейностью существует компромисс. Резистор R8 ограничивает ток через входной вывод АЦП. Конденсатор C2 является необязательным; он служит для ограничения полосы пропускания схемы. Блокировочный конденсатор C1 снижает уровень помех, которые могут приходить по шине питания –VCC.
