Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Воскресенье, 17 ноября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Расчет шумовых параметров АЦП

В статье изложена общая методика проектирования усилительного каскада с АЦП и приведен пример расчета. Статья представляет собой несколько сокращенный вариант [1].

Реализация интерфейса беспроводной сети на FPGA

В статье обсуждаются проблемы разработки контроллера беспроводной сети стандарта IEEE 802.11 на базе FPGA. Рассмотрены особенности построения платформы интерфейса беспроводной сети с использованием FPGA Virtex-4. Показано, что выполнение совместной верификации проекта на FPGA и ASIC позволяет создать высоконадежный конечный продукт, который полностью готов к сертификации на требования стандарта IEEE 802.11. Статья представляет собой перевод [1].

Состязание двух архитектур преобразователей: АЦП последовательного приближения против сигма-дельта АЦП

В статье сравниваются две архитектуры преобразователей: АЦП последовательного приближения и сигма-дельта АЦП. Обсуждаются их преимущества и недостатки, а также особенности их применения. Рассмотрены базовые принципы реализации двух топологий АЦП в микроконтроллерной архитектуре с помощью среды программирования аналоговых компонентов. Статья представляет собой перевод [1].

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

21 декабря

Сигма-дельта АЦП компании MAXIM

Прецизионные измерения, а также измерения в широком динамическом диапазоне довольно часто ассоциируются с сигма-дельта аналогово-цифровыми преобразователями (АЦП). Компания Maxim предлагает широкий ассортимент преобразователей для решения самых разнообразных задач при построении приборов — от батарейных переносных до составных частей больших индустриальных систем. В статье приведены краткие описания, характеристики и примеры использования новейших микросхем.



Р

азрешение без шумов до 21 разряда при рекордно низком потреблении

Одним из ключевых параметров АЦП для измерения широкого диапазона входных сигналов является эффективное разрешение или разрешение без шумов. На рынке имеется ряд преобразователей с различным количеством разрядов. Из таблицы 1 можно определить количество битов, свободных от шумов, для указанной скорости сэмплирования, и таким образом легко выбрать АЦП для требуемого динамического диапазона измерений.

Все микросхемы с интерфейсом SPI имеют 4 цифровых универсальных порта, которые работают как на ввод, так и на вывод, при этом управление осуществляется через SPI-интерфейс. Эти порты можно использовать для управления внешними мультиплексорами и/или для изменения коэффициента усиления внешнего малошумящего прецизионного инструментального или операционного усилителей. Таким образом, используя основной последовательный интерфейс, можно выбрать канал и управлять масштабированием входного сигнала для дополнительного расширения динамического диапазона. Имеются преобразователи со встроенным усилителем с программируемым коэффициентом усиления.

Входы всех АЦП и выводы для подключения источника опорного напряжения (ИОН) являются дифференциальными. Большинство преобразователей оснащены входными буферизирующими усилителями для работы с высокоомными источниками сигнала. Кроме того, все микросхемы имеют встроенный генератор импульсов и отличаются рекордно низким потреблением (300 мкА — макс.). Напряжение питания аналоговой части: 2,7…3,6 В (AVdd), цифровой: 1,7…3,6 В (DVdd).

Таблица 1.

АЦП

Разрядность

Разрядность без шумов (скорость выб./с)

PGA

Входной буфер

Подавление 50 Гц, тип. (дБ)

Цифр. входы/ выходы

Интерфейс

Диапазон входного напряжения

MAX11200

24

20,9 (10), 19 (120)

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11201

24

20,6 (13,75), 19,1 (120)

ДА

144

2-пров.

–Vref…+Vref

MAX11202

24

20,5 (13,75), 19 (120)

80

2-пров.

–Vref…+Vref

MAX11210

24

20,9 (10), 19 (120)

1…16

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11206

20

20 (10), 19 (120)

1…128

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11207

20

20 (10), 19 (120)

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11208

20

20 (13,75), 19 (120)

80

2-пров.

–Vref…+Vref

MAX11209

18

18 (10), 18 (120)

1…128

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11211

18

18 (10), 18 (120)

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11212

18

18 (13,75), 18 (120)

80

2-пров.

–Vref…+Vref

MAX11203

16

16 (10), 16 (120)

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

MAX11205

16

16 (13,75), 16 (120)

80

2-пров.

–Vref…+Vref

MAX11213

16

16 (10), 16 (120)

1…128

ДА

144

4

SPI

0…+ Vref, –Vref…+Vref

Истинное одновременное сэмплирование

Применение четырехканального 24-разрядного АЦП MAX11040 открывает большие возможности для решения задач оцифровки с одновременным сэмплированием нескольких каналов. Количество каналов легко наращивается до 32, в этом случае все микросхемы имеют общий последовательный SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP-совместимый интерфейс, один кварцевый генератор, один общий сигнал Chip Select и один синхронизирующий сигнал SYNC для одновременного сэмплирования всех входов (см. рис. 1).

Рис. 1. Cхема совместного использования нескольких АЦП MAX11040

Реализация истинного одновременного сэмплирования достигается за счет плавного регулирования фазы сэмплирования индивидуально для каждого канала, тем самым компенсируется разница в фазовых сдвигах во входных трансформаторах и/или фильтрах. Задержка может составлять от 0 до 333 мкс с шагом регулирования 1,33 мкс. Микросхема оснащена встроенным источником опорного напряжения и имеет дифференциальные входы с возможностью подачи отрицательного напряжения, при этом напряжение питания однополярное: 3…3,6 В (аналог., AVdd) и от 2,7 В до AVdd (цифр., DVdd). АЦП способен работать с дифференциальным напряжением, максимальная магнитуда (размах от пика до пика) которого составляет ±2,2 В (при напряжении источника опорного напряжения 2,5 В).

Входы оснащены двухуровневой системой сигнализации и защиты от перегрузки. Первый уровень срабатывает при превышении указанной максимальной магнитуды ±2,2 В на любом из входов. При этом происходит ограничение выходного кода минимальным (все «нули») или максимальным (все «единицы») значением. Флаг ошибки OVRFLW и соответствующий выход становятся активными. Если входной сигнал превышает уровень ±2,5 В на любом из входов, срабатывает защита входа, флаг ошибки FAULT и соответствующий выход становятся активными. Микросхема выдерживает подачу на входы напряжения до ±6 В как относительно «земли», так и между дифференциальными входами. Следует отметить, что состояние перегрузки на одном из входов никак не влияет на работу остальных.

KISS

Попробуем реализовать принцип простоты и прямолинейности разработки, известный как KISS (keep it simple and straightforward), с использованием АЦП с двупроводным интерфейсом.

Для гальванической развязки данных и напряжения питания, традиционного для промышленной электроники, используем микросхему MAX3535E, а для стабилизации изолированного напряжения питания и генерации опорного напряжения — микросхему MAX6033A30 (см. рис. 2). В качестве АЦП используем 16-разрядный преобразователь МАХ11205. С прецизионным резистором R1 схема обеспечит измерение сигнала токовой петли 0…20 мА или 4…20 мА, а микросхема твердотельного реле ASSR-1410 реализует простейшую защиту резистора от повреждения при монтаже системы и отключенном напряжении питания. Резисторы R5 и R6 ограничивают логический уровень сигнала для микросхемы MAX11205, поскольку максимальное напряжение вывода Y составляет 4 В. Резистор R5, кроме этого, гарантирует уровень логического нуля на входе SCLK преобразователя в момент включения (в этот момент выход Y находится в третьем состоянии). Отключенный вход B имеет потенциал, равный приблизительно половине напряжения питания, благодаря чему обеспечивается нормальная передача данных через неинвертирующий вход A. Максимальная частота сигнала CLK не должна превышать 250 кГц.

Рис. 2. Гальванически изолированный прецизионный измеритель сигнала токовой петли

Для измерения температуры с помощью платинового резистивного датчика Pt100, потребуется изменить измерительную часть (см. рис. 3). При использовании четырехпроводного подключения совсем не обязательно использовать отдельный источник тока. Точного источника опорного напряжения также не требуется. Можно ограничиться прецизионным резистором (R2), а в качестве регулятора напряжения питания использовать малошумящий регулятор с низким падением (LDO) MAX8510. Изменения напряжения питания и изменения тока возбуждения (200 мкА при 0°С) при изменении температуры полностью компенсируются. 24-разрядный преобразователь MAX11201B имеет входные буферные каскады, для нормальной работы которых используются резисторы R1 и R6. Они ограничивают абсолютную величину входного и опорного напряжений относительно земли в пределах от 150 мВ до AVdd –150 мВ.

Рис. 1. Cхема совместного использования нескольких АЦП MAX11040

Заключение

Компания Maxim предлагает широкий выбор сигма-дельта-преобразователей, с помощью которых можно решать самые разнообразные задачи, в особенности связанные с прецизионными измерениями. Дополнительную информацию запрашивайте у официальных дистрибьюторов Maxim в России (russia.maxim-ic.com/sales).

 



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Анатолий Андрусевич, инженер по применению, Maxim Integrated Products



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты