為什么在精密信號鏈中電源選擇很重要？-設計應用

精品文檔-下載后可編輯為什么在精密信號鏈中電源選擇很重要？-設計應用當設計模擬電路時，我們似乎會條件反射地深入研究電路中每個元器件的規(guī)格細節(jié)。這讓人感覺很有激情，但終的設計可能會受到功率因素的影響。本文說明了出現(xiàn)這種問題的原因，以及避免發(fā)生這種錯誤的方法。如果您正在開發(fā)超高精度的電路，并要對其進行優(yōu)化以實現(xiàn)低延遲和快速建立，那么似乎就已拿到了電路設計行動指令。這時需要為這個高精度電路選擇那些能夠表現(xiàn)出低噪聲、較高速度的元器件，以保證延時得到控制。圖1就是適合這種類型電路的框圖。它包含了許多通過隔離柵傳遞模擬信號的元器件。

圖1：一個具有低延遲測量值的自適應電壓/電流測量信號鏈。（圖片：AnalogDevices）鑒于這種方案的要求，市場上很快就出現(xiàn)了這種精密元器件細節(jié)說明。AnalogDevices的ADG5421F開關是一個具有±60伏故障保護和檢測能力的11歐姆(?)RON、雙刀單擲(SPST)開關。當兩個輸入之間的差值超過電源時，該器件就會識別出來，并產生一個錯誤信息。增益級是AnalogDevicesLTC6373，這是一個36伏的全差分、可編程增益儀表放大器。LTC6373會將輸入傳感器信號增益放大至隨后相應模數(shù)轉換器(ADC)的電平。濾波器是一個單極分立電阻-電容(R-C)電路。這種濾波器執(zhí)行抗混疊功能，以衰減較高頻率的信號。模數(shù)轉換電路始于AnalogDevicesADA4896-2，這是一個雙路、低功耗、軌至軌輸出放大器。它充當ADC的激勵放大器。接下來是AnalogDevices的AD4630-2424位、每秒2兆采樣(MSPS)、雙通道逐次逼近寄存器(SAR)ADC，它能以零延遲的方式進行高精度轉換。ADC的電壓基準部分由AnalogDevices的LTC6655LN和AnalogDevices的ADA4523-1BCPZ組成，前者是一個具有5V固定電壓輸出的串行電壓基準，后者是一個零漂移放大器，在電壓基準與ADA4523基準輸入引腳之間形成一個緩沖。，是AnalogDevices的ADuM14xE數(shù)字隔離器，能對電路進行隔離和進一步保護。超越精密規(guī)格停一下?，F(xiàn)在想象一下，您現(xiàn)在就是您所在小組的模擬設計員。祝賀您：您已經(jīng)進入了工程師的精英階層，盡管仍需要您不斷進行學習?？紤]到這一點，我相信您會允許我提供一些建議，這些建議您以前可能沒有聽過。首先，把您的模擬教程扔到一邊，考慮用一種不同的方式來解決一些基本問題，首先是電源系統(tǒng)、靜態(tài)電流、噪聲和精度。在我多年的模擬設計歷程中，這種技術往往在設計周期結束時才會想到。當然，我經(jīng)歷了那種痛苦的重新進行設計和完善的麻煩?，F(xiàn)在您不必經(jīng)歷這種痛苦了。而且很明顯的是，行業(yè)趨勢是向著更低功率耗散和更小幾何形狀發(fā)展的。幸運的是，對我們來說，目前為止我們還沒有深入這種特定的設計，否則我們無法退一步看看電路的基本參數(shù)：供電電壓、靜態(tài)電流和電源抑制比(PSRR)。我所建議的改變是，將電源解決方案作為信號鏈設計的一個關鍵價值主張來定制，只要不高于精度目標，這種思路就與精度目標同等?，F(xiàn)在的設計步驟和考慮如下：1、創(chuàng)建您的信號鏈框圖。2、在圖中選擇可能的元件。3、定義：·供電電壓·供電電流·PSRR如果您早期考慮電源規(guī)格時未與您的設計方案保持一致，那么設計復雜性就會大幅增加。這是由于增加了復雜的背景電源設計，隨之而來的是，會由于元件的靜態(tài)電流而導致功耗增加。結果如何？如果設計總體上不令人滿意，那么就可能要返工。因此，讓我們看看供電電壓、電流和PSRR預算。設計時要考慮到功率開關（或保護）和增益（或可編程儀表放大器）級需要更廣泛的供電電壓范圍，如±15伏，以便為輸入傳感器提供充足的信號范圍。ADC驅動器、基準、基準驅動器和隔離塊需要平均電源范圍，如±5伏和+5.5伏，以適應信號要求。，ADC與控制器的數(shù)字接口需要較低的電壓，如+1.8伏，以保持低的整體功耗（表1）。

表1：各個設備功率要求。（表格：AnalogDevices，由BonnieBaker修改（針對電源））根據(jù)表1，有三個正的模擬電源（15伏、5.5伏和5伏），三個正的數(shù)字電源（5伏、5伏和1.8伏），以及兩個負的模擬電源（-15伏和-5伏）。表1中的數(shù)字指出了模擬和數(shù)字電源要求。ADA4896-2在PSRR系統(tǒng)圖中占主導地位，產生的靜態(tài)功率為487毫瓦(mW)：在性能下的功率。結語如圖所示，開關、放大器和24位ADC（如AnalogDevicesAD4630-24）的正確組合可以幫助您創(chuàng)建一個超高精度的系統(tǒng)，并優(yōu)化了快速建立和低延遲特征。然而，為了實現(xiàn)的整體性能，必須充分考慮到功率。ADG5421F、LTC6373、ADA4