Un sistema de adquisición de datos de 8 canales utiliza un solo controlador ADC

Los principales factores que influyen en los sistemas de adquisición de datos son: la velocidad, la precisión, la disipación de energía, el tamaño del paquete y el costo de los componentes, y diferentes factores son críticos según la aplicación. Este artículo muestra cómo se puede usar un solo amplificador operacional para impulsar el ADC en un sistema de adquisición de datos de 8 canales, lo que reduce el costo y el tamaño del sistema en general.

Una señal de ocho canales y 12 bits más AD7329 MSPS ADC 1 tiene entradas bipolares verdaderas con cuatro rangos de entrada seleccionables por software programables de forma independiente: ±4 × VÁRBITRO±2×VÁRBITRO± VÁRBITROy 0 a 4 × VÁRBITRO. Con un diseño flexible, se puede configurar para cumplir con una amplia gama de requisitos de aplicación. Como se muestra en la Figura 1, el AD7329 incluye un multiplexor de 8 canales seguido de un ADC de seguimiento y retención y aproximación sucesiva, un secuenciador de canales, una referencia de 2,5 V y una interfaz compatible con SPI.

Figura 1. Diagrama de bloques de AD7329

Los canales de entrada analógica se enrutan a través del multiplexor al MUXAFUERA+ y MUXAFUERA– un alfiler CDAEN+ y ADCEN- los pines se conectan a la pista y sostienen el interruptor de entrada (R1) y el capacitor de muestreo (C2) como se muestra en la Figura 2. Tenga en cuenta que la fuente de entrada debe proporcionar la corriente requerida para impulsar la unidad de entrada ADC, asentándose con la precisión requerida dentro del tiempo de adquisición de 300 ns del ADC. Cuando el interruptor de pista y retención cambia de retención a pista, la retroalimentación transitoria del ADC puede afectar la fuente de entrada. Las aplicaciones que funcionan a la frecuencia de muestreo máxima pueden requerir un amplificador de búfer de entrada para impulsar el ADC, aislando la fuente del interruptor de seguimiento y retención.

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Figura 2
Figura 2. Estructura de entrada analógica AD7329 - modo no balanceado

El diseño flexible permite colocar el amplificador operacional AD7329 entre el MUXAFUERA+ y ADCEN+ alfiler En la Figura 3, el amplificador operacional AD797 de ruido ultra bajo y distorsión ultra baja aísla la fuente de entrada de la estructura de entrada AD7329, lo que aumenta la impedancia de entrada y reduce la corriente requerida para impulsar el CAN. Esta configuración también permite que un solo amplificador operacional controle ocho canales de entrada analógica a la frecuencia de muestreo máxima, lo que reduce el número de componentes, el área de la placa y el costo del sistema.

imagen 3
Figura 3. Búfer entre MUXAFUERA y ADCEN La impedancia de entrada aumenta

La configuración del amplificador operacional para ganancia, como se muestra en la Figura 4, permite que el AD7329 maneje señales en el rango de milivoltios mientras mantiene un alto rendimiento. El AD797 amplifica señales pequeñas y aplica la señal amplificada a un ADCEN+. Para optimizar el rendimiento, la ganancia se elige de modo que la señal de entrada a escala completa use el rango dinámico completo del ADC.

Figura 4
Figura 4. Etapa de ganancia entre MUXAFUERA y ADCEN Facilita entradas de milivoltios

La Tabla 1 muestra el rendimiento frente a la ganancia lograda en el rango de ±10 V con una entrada de 10 kHz y una frecuencia de muestreo de 1 MSPS. Tenga en cuenta que el convertidor aún puede lograr más de 11 bits efectivos (ENOB) con una ganancia de 1000, lo que da como resultado un rango dinámico equivalente al de un ADC de 21 bits. Además, todas las ventajas que ofrece la configuración presentada en la figura 3 también se aplican a esta aplicación.

Tabla 1. Desempeño de AC vs. Ganar

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Ganancia (V/V)relación señal/ruido (dB)THD (dB)ENOB (bits)
173.57−80,8011.93
2073.00-79.9111.71
20071.66-78.9911.61
50071.48-78.4611.58
100069.94-75.3811:32

Algunas aplicaciones requieren que se cambie la ganancia para acomodar canales de entrada con diferentes amplitudes de señal. En estos casos, se puede usar un amplificador de instrumentación de ganancia programable (PGIA), como el AD8250, AD8251 o AD8253, en lugar del amplificador operacional.

Referencias

AN-0972, Cómo el AD7329 ayuda a reducir costos

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