隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)需求的日益增長(zhǎng)，這些系統(tǒng)在檢測(cè)溫度、流量、液位和壓力等物理量方面扮演著至關(guān)重要的角色。為了滿足不斷提高的精度和速度要求，選擇合適的放大器電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)成為了構(gòu)建高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基石。代理銷售ADI旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能將介紹如何利用LTC6373可編程增益儀表放大器(PGIA)與高分辨率ADC AD4020相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集解決方案。

輸入驅(qū)動(dòng)器的重要性

ADC的輸入驅(qū)動(dòng)器不僅負(fù)責(zé)緩沖和放大輸入信號(hào)，還需根據(jù)需要添加偏置或生成全差分信號(hào)以匹配ADC的輸入電壓范圍及共模電壓要求。這一過(guò)程中，原始信號(hào)的完整性至關(guān)重要。PGIA因其靈活性和高性能而成為理想的輸入驅(qū)動(dòng)器選擇。本文將以LTC6373為例，探討其如何優(yōu)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體性能。

LTC6373特性概述

LTC6373是一款專為高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PGIA，具備以下特點(diǎn)：

增益范圍廣：從0.25到16 V/V，適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景。

高直流精度：增益誤差僅0.012%（最大值），增益誤差漂移1 ppm/°C（最大值）。

低噪聲和失真：輸入噪聲密度8 nV/√Hz（G = 16），總諧波失真(THD)極低。

寬頻帶支持：即使在最高增益設(shè)置下仍能提供高達(dá)4 MHz的帶寬。

靈活的供電電壓：支持±4.5V至±18V的電源電壓范圍，適用于各種環(huán)境條件。

實(shí)際應(yīng)用案例分析

圖1展示了使用LTC6373驅(qū)動(dòng)AD4020 ADC的示例電路。該配置中，LTC6373采用直流耦合方式直接驅(qū)動(dòng)ADC，無(wú)需變壓器，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。增益通過(guò)A2/A1/A0引腳設(shè)定，范圍為0.25 V/V至16 V/V。輸出共模電壓通過(guò)VOCM引腳調(diào)整至VREF/2，確保輸出信號(hào)符合ADC的共模電壓要求。

圖1

在該電路中，LTC6373的輸出端與ADC輸入端之間的RC網(wǎng)絡(luò)形成了一個(gè)單極點(diǎn)低通濾波器，有效降低了由ADC輸入電容切換引起的電流尖峰，并限制了寬帶噪聲的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在1.8 MSPS吞吐率下，當(dāng)濾波器電阻RFILTER設(shè)為442Ω時(shí)，可以獲得良好的信噪比(SNR)和總諧波失真(THD)性能。

性能評(píng)估與優(yōu)化

圖2展示了LTC6373驅(qū)動(dòng)AD4020 SAR ADC時(shí)的SNR和THD表現(xiàn)。結(jié)果表明，在不同吞吐率條件下，適當(dāng)調(diào)整RFILTER值可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。例如，在1 MSPS或更低吞吐率時(shí)，建議將RFILTER設(shè)為887Ω以獲得最佳效果。

圖2

此外，盡管LTC6373可以直接驅(qū)動(dòng)大多數(shù)具有差分輸入的SAR ADC，但在某些高要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，可能需要在LTC6373與ADC之間加入額外的ADC驅(qū)動(dòng)器來(lái)提升信號(hào)鏈的線性度。

結(jié)論

圖1所示電路針對(duì)快速且高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，LTC6373憑借其卓越的特性和廣泛的增益調(diào)節(jié)能力，能夠有效地調(diào)理傳感器輸出信號(hào)，確保數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的精確度和穩(wěn)定性。借助ADI Precision Studio等在線工具的支持，工程師們可以更加便捷地進(jìn)行此類放大級(jí)、濾波器及線性電路的設(shè)計(jì)工作，從而加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期并提高最終產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如需LTC6373和AD4020產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。