Чтобы наилучшим образом использовать характеристики АЦП, необходимы соответствующие аналоговые интерфейсы обработки сигналов. Классический входной каскад АЦП общего назначения включает в себя несколько дифференциальных входных каналов, поддерживающих функции цифрового программирования усиления и функции слежения и запоминания. В этой статье представлен новый законченный высокоэффективный входной интерфейс АЦП, реализующий стандартный набор функций с помощью небольшого количества компонентов (Рисунок 1). Однако он также включает в себя концепции дифференциального входа, плавающего конденсатора и экспоненциально нарастающей функции времени, которые описывались в более ранней статье [1]. В данной статье к предыдущей схеме добавлены мультиплексированные входы и универсальная функция слежения и запоминания.
 |
|
| Рисунок 1. | Этот входной интерфейс АЦП с высокими характеристиками при малом количестве компонентов реализует стандартный набор функций. |
Сбором и формированием сигналов управляют адрес мультиплексора и состояние бита режима удержания. При нулевом состоянии бита удержания и адресе мультиплексора, равном выбранному входному каналу, плавающий конденсатор C1 подключается к инвертирующему и неинвертирующему выводам дифференциального входа, в результате чего на них подается входное напряжение. Переключение бита удержания в «лог. 1» изолирует C1 от входа. Затем адрес мультиплексора становится нулевым, и состояние бита режима удержания возвращается к нулю, инициируя регенеративное экспоненциальное усиление входного напряжения с отрицательной постоянной времени. С этого момента и до того, как удержание повторится, и подключенный АЦП произведет выборку и преобразование выходного напряжения, входное напряжение и выходное напряжение представляют собой экспоненциальные нарастающие функции времени с усилением, равным 2(1+t/10 мкс).
 |
|
| Рисунок 2. | Разрешение установки усиления, зависит только от разрешения времени усиления. |
Эта новая схема, унаследовавшая преимущества более ранней конструкции, теперь имеет несколько дифференциальных входов измерительного типа. Значение коэффициента подавления синфазного сигнала (CMR) не ограничивается ни согласованием сопротивлений резистивной цепочки, ни CMR операционного усилителя. Проблемы паразитной емкости оказывают влияние на CMR, но эти проблемы можно минимизировать путем тщательной компоновки схемы. Схема имеет rail-to-rail входы и практически неограниченный программируемый коэффициент усиления. Кроме того, разрешение установки усиления зависит только от ограничений времени усиления (Рисунки 2 и 3). Амплитуда выходного сигнала этой схемы может достигать ±10 В, что в два-четыре раза больше, чем у монолитных усилителей с цифровым программированием усиления.
 |
|
| Рисунок 3. | На этом графике коэффициента усиления входного и выходного напряжения показано время, прошедшее с момента перехода от слежения к усилению. |
Собственный шум и точность по постоянному току выбранного операционного усилителя, точность и повторяемость времени формирования экспоненты, разрешение установки периода дискретизации АЦП и стабильность постоянной времени RC являются основными факторами, которые ограничивают качество обработки сигналов и точность усилителя, влияя, например, на точность программирования коэффициента усиления, ошибку по постоянному току, шум и джиттер. В этой схеме ошибка времени усиления или джиттер в 1 нс соответствует ошибке программируемого коэффициента усиления, равной 0.007%.
Купить MAX4051 на РадиоЛоцман.Цены
