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ADI實驗室電路:超低功耗數據采集系統(tǒng)

作者: 時間:2013-12-14 來源:網絡 收藏
D-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">切記,該ADC的模擬輸入信號不能超過供電軌300 mV以上。如果信號超過此電平,內部ESD保護二極管將呈正偏,并開始向基板內傳導電流。二極管的最大導通電流為10 mA,該電流以下不會導致不可恢復的器件損壞。可通過在VIN和AD7091R的電源供電軌之間連接一對肖特基二極管達到保護的作用,如 指南MT-036中所描述。

AD7091R集成了一個內部2.5 V基準電壓。針對REFIN/REFOUT引腳的良好去耦可達到指定的性能。REFIN/REFOUT電容的典型值為2.2μF。注意可通過外部加載內部基準電壓。若使用了外部基準電壓,則該電壓范圍必須為2.7V至VDD,并且必須連接REFIN/REFOUT引腳。調節(jié)器旁路(REGCAP)去耦電容的典型值為1μF。

施加于VDRIVE輸入的電壓控制串行接口的邏輯電平電壓。將該引腳連接至邏輯系列的電源電壓,該電源電壓與AD7091R數字輸出相連??蓪DRIVE設為1.8 V至VDD范圍內的值。VDRIVE去耦電容的典型值為100nF,與10μF并聯(lián)。若需忙碌指示功能,可在VDRIVE和SDO引腳之間連接一個100kΩ的上拉電阻。

用于緩沖AD7091R模擬輸入的AD8031被配置成一個單位增益緩沖器。在運算放大器的輸出級后面連接一個單極點RC濾波器,以降低帶外噪聲。RC濾波器的截止頻率設為660kHz。然而,根據系統(tǒng)吞吐速率的要求,該參數可能有所不同。對于AD7091R未工作在最大吞吐速率下的系統(tǒng),可降低濾波器的截止頻率。取決于模擬信號的輸入幅度和失調,可將AD8031運算放大器配置成提供增益、衰減和電平轉換,以匹配ADC模擬輸入范圍的輸入信號擺幅。

表1. AD7091R在3 V、普通模式下的典型功耗與吞吐速率的關系

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注意,采樣時轉換開始脈沖寬度 = 20 ns,VDD =VDRIVE = 3 V.

圖2和圖3表示電路的積分非線性(INL)和微分非線性(DNL)曲線。注意INL和DNL低于±1 LSB。

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圖2. 采樣速率為1 MSPS時的INL
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圖3. 采樣速率為1 MSPS時的DNL

圖4表示針對8192個樣本計算的FFT數據;采樣速率為1MSPS,模擬輸入頻率為10 kHz。SNR為70.44 dBFS。

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圖4. 系統(tǒng)的FFT,輸入=10 kHz,采樣頻率=1 MSPS

該電路必須構建在具有較大面積接地層的多層印刷電路板(PCB)上。為實現(xiàn)最佳性能,必須采用適當的布局、接地和去耦技術。

根據應用和傳感器的具體要求,可以更改AD7091R和AD8031周圍



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