工业设备中常常需要用到高速、高精度的模拟前端方案,而其中控制系统中的信号电平通常为以下几类之一:单端电流(4 mA 至 20 mA)、单端差分电压(0 V 至 5V、0 V 至10 V、±5 V、±10 V)或者来自热电偶或称重传感器等传感器的小信号输入。大共模电压摆幅也非常典型,尤其是小信号差分输入;因此,良好的共模抑制性能是模拟信号处理系统的一项重要特性。
下图显示模拟前端电路经过优化,可在处理这些类型的工业级信号时提供高精度和高共模抑制比(CMRR)。
该电路会对信号进行电平转换和衰减,从而使信号可以与大多数现代单电源SAR ADC的输入范围要求兼容,如高性能、16 位 250 kSPS PulSAR® ADC AD7685。对于 18 V p-p 的输入信号,该电路的共模抑制(CMR)性能约为 105 dB(100 Hz 时)和 80 dB(5 kHz 时)。
高精度、高输入阻抗和高CMR由仪表放大器AD8226提供。对 于高精度应用,需要具有高输入阻抗,以便最大程度地减小系统增益误差并实现出色的CMR。AD8226增益可以用电阻在1 至 1000 范围内进行编程设置。
若直接在输入端连接阻性电平转换器/衰减器级,会因电阻之间出现失配,导致CMR性能下降。AD8226可以提供小信号和 大信号输入所需的出色CMR性能。无需任何外部元件,电平转换器/衰减器/驱动器AD8275即可在该电路中执行衰减和电平转换功能。
由于信号带宽相对较低,Σ-Δ型ADC通常用于高分辨率测量系统,而且Σ-Δ架构可以在低更新速率条件下提