«Поваренная книга разработчика аналоговых схем: аналого-цифровые преобразователи». Очередная глава переведена на русский

Многим уже знаком аналогичный цикл об операционных усилителях. Но АЦП — не менее важная часть сигнального тракта, а секретов и тонкостей в его применении никак не меньше. Приведены конкретные схемотехнические примеры, пошаговые инструкции с формулами, позволяющими адаптировать схему к конкретному проекту. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Для каждой схемы рекомендован как минимум один АЦП производства TI.

Специалисты КОМПЭЛ перевели и опубликовали очередную главу № 8 из книги, созданной инженерами компании Texas Instruments (TI) «Входной узел для обработки сигналов с большими значениями синфазной и дифференциальной составляющих».

Такие устройства, как, например, многофункциональные реле, датчики напряжения промышленной сети или системы управления железнодорожного транспорта, как правило, работают с дифференциальными сигналами, амплитуда и абсолютный (относительно общего провода) потенциал которых значительно превосходят диапазон рабочих напряжений АЦП. В этой главе приведен один из вариантов реализации узла, позволяющего оцифровывать подобные сигналы с помощью обычного АЦП последовательного приближения. В предлагаемой схеме (см.рисунок) прецизионный операционный усилитель осуществляет согласование высокоуровневого входного дифференциального сигнала со входом АЦП, причем коэффициент передачи узла на ОУ рассчитан таким образом, чтобы амплитуда сигнала на входе АЦП находилась в пределах ±10 В.

Рекомендуем обратить внимание:

• Требуемый коэффициент усиления узла на основе операционного усилителя необходимо определять на основе параметров реального входного сигнала и с учетом возможностей АЦП, как описано в разделе «Выбор компонентов».
• Допустимый диапазон изменения входного синфазного сигнала определяется по методике, приведенной в разделе «Выбора компонентов».
• В рассматриваемой схеме амплитуда синфазной составляющей входного сигнала может принимать любые значения в диапазоне VInputCM. Пример расчета данного параметра для операционных усилителей OPA827 и OPA192 приведен в разделе «Выбор компонентов».
• Конденсаторы COG следует выбирать по критерию минимального уровня искажений.
• Для обеспечения требуемой точности оцифровки необходимо использовать пленочные резисторы с точностью 0,1% и температурным коэффициентом сопротивления 20 ppm/°C или выше. Чтобы минимизировать величины ошибок усиления, смещения и оцифровки, обратите внимание на анализ статистических характеристик схемы.
• При выборе компонентов коррекции частотной характеристики операционного усилителя следует руководствоваться требованиями к динамическим характеристикам системы. Значения Rfilt и Cfilt зависят от схемотехники узла сопряжения, рабочей полосы частот входного сигнала, а также частоты дискретизации АЦП. В приведенном примере показан один из наилучших вариантов реализации данной цепочки, однако при необходимости, например, при изменении схемы узла сопряжения, возможно, придется использовать другой RC-фильтр.

Ознакомиться с главой 8

Источник