【世說芯品】為了更精確,更高質量,我們採用了數據採集系統「組合技」

2021-02-14 Excelpoint世健

市場對工業應用的需求與日俱增,數據採集系統是其中的關鍵設備。它們通常用於檢測溫度、流量、液位、壓力和其他物理量,隨後將這些物理量對應的模擬信號轉換為高解析度的數字信息,再由軟體做進一步處理。此類系統對精度和速度的要求越來越高,這些數據採集系統由放大器電路和模數轉換器(ADC)組成,其性能對系統具有決定性的影響。

然而,ADC的輸入驅動器也會影響整體精度,該驅動器用於緩衝和放大輸入信號。此外,還必須增加偏置信號或生成全差分信號,以覆蓋ADC的輸入電壓範圍並滿足其共模電壓要求,在此過程中不得改變原始信號。可編程增益儀表放大器(PGIA)通常用作輸入驅動器。在本文中,我們提出了一種輸入驅動器和ADC的組合,通過這種組合可以實現非常精確的轉換結果,從而構建高質量的數據採集系統。

例如,LTC6373就是一款適用於高精度數據採集系統的PGIA。除了全差分輸出,它還具有高直流精度、低噪聲、低失真(見圖2)以及4 MHz的高帶寬,增益為1/4~16。ADC可以通過它直接驅動,因此適合許多信號調理應用。

圖1中的電路顯示了使用LTC6373來驅動精密ADC的示例,ADC是具有1.8 MSPS的20位解析度的AD4020。

圖1. 驅動精密ADC的電路示例。

在該電路中,LTC6373在輸入端和輸出端直流耦合,因而不需要使用變壓器來驅動ADC。增益可通過引腳A2/A1/A0在0.25 V/V至16 V/V之間進行設置。在圖1中,LTC6373採用差分輸入至差分輸出配置和±15 V對稱電源電壓。或者,輸入也可以是單端輸入,而輸出仍然是差分輸出。

在圖1中,輸出共模電壓通過VOCM引腳設置為VREF/2。這樣就可實現LTC6373的輸出電平轉換。LTC6373的每個輸出在0 V至VREF之間變化,因此在ADC輸入端有一個2× VREF幅度的差分信號。LTC6373的輸出端和ADC輸入端之間的RC網絡形成一個單極點低通濾波器,它可降低在ADC輸入端切換電容時產生的電流毛刺。同時,低通濾波器限制了寬帶噪聲。

圖2. 使用LTC6373驅動AD4020的SNR(左)

和THD(右)性能。

圖2顯示LTC6373的信噪比(SNR)和總諧波失真(THD),其在整個輸入電壓範圍(10 V p-p)內驅動AD4020 SAR ADC(高阻態模式)。在吞吐量為1.8 MSPS,濾波器電阻(RFILTER)為442 Ω時可獲得比較滿意的效果。在1 MSPS或0.6 MSPS時,製造商建議RFILTER為887 Ω。 

LTC6373可驅動大多數具有差分輸入的SAR ADC,不需要另外增加ADC驅動器。但是,在某些應用中,在LTC6373和精密ADC之間可以使用單獨的ADC驅動器來進一步提高信號鏈的線性度。

圖1中所示的電路針對快速、高精度數據採集系統進行了優化。因此,LTC6373的出色特性有助於對傳感器輸出信號進行信號調理。藉助在線工具ADI Precision Studio,特別是其中包含的ADC驅動器工具,ADI公司可以為此類放大級、濾波器和線性電路設計提供更多支持。

LTC6373

可編程增益引腳: 
G = 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16 V / V + 關斷

全差分輸出

增益誤差:0.012%(最大值)

增益誤差漂移:1ppm / °C(最大值)

CMRR:103 dB(最小值),(G = 16)

輸入偏置電流:25 pA(最大值)

輸入失調電壓:92 μV(最大值),G = 16

輸入失調電壓漂移:1.7 μV / °C(最大值),G = 16

–3 dB 帶寬:4 MHz,G = 16

輸入噪聲密度:8 nV /√Hz,G = 16

壓擺率:12 V /μs,G = 16

可調共模輸出電壓

靜態電源電流:4.4 mA

電源電壓範圍:±4.5 V ~ ±18 V

額定溫度範圍為 –40 °C ~ 125 °C

小型 12 引腳 4mm × 4mm DFN (LFCSP) 封裝

世健提供免費樣品、參考設計以及技術指導,有成功案例。

亞太區領先的元器件授權代理商

世健(Excelpoint)是完整解決方案的供應商,為亞洲電子廠商包括原設備生產商(OEM)、原設計生產商(ODM)和電子製造服務提供商(EMS)提供優質的元器件、工程設計及供應鏈管理服務。

世健是新加坡主板上市公司,擁有超過30年歷史。世健中國區總部設於香港,目前在中國擁有十多家分公司和辦事處,遍及中國主要大中型城市。憑藉專業的研發團隊、頂尖的現場應用支持以及豐富的市場經驗,世健在中國業內享有領先地位。

相關焦點

  • 異質集成改變精密轉換數據採集子系統方案解析
    圖1. 高級數據採集系統框圖。在散熱性能和印刷電路板(PCB)密度受限的情況下,硬體設計人員需要通過尺寸不斷縮小的複雜設計提供先進的精密數據轉換性能和更高的魯棒性。通過系統級封裝(SiP)技術實現的異構集成,繼續推動電子行業朝著更高密度、更多功能、更強性能和更長的平均無故障時間的趨勢發展。本文將介紹ADI公司如何利用異質集成改變精密轉換競爭環境,並提供對應用產生重大影響的解決方案。
  • 改善數據採集測量結果的四種常用校正方法
    但我們知道沒有一種測量硬體是完美的,所以為了改善測量結果我們必須採用最佳的硬體配置。 根據應用需求,您必須首先要明確數據採集卡所需的模擬輸入、輸出通道以及數字I/O線的最少數目。其次還要考慮的重要因素有:採樣率、輸入範圍、輸入方式和精度。 第一個要考慮的問題是現場接線,根據您要採集的信號源類型,您可以使用差分、非參考單端、參考單端三種輸入方式來配置數據採集卡。
  • ADIS16355的汽車二自由度數據採集系統設計
    摘要:為了得到汽車在行駛過程中的橫擺角速度與側向加速度,設計了基於ARM微控制器和ADIS16355傳感器的數據採集系統介紹了該採集系統的工作原理和ADIS16355的SPI通信協議。採用實車實驗的方法得到了汽車的橫擺角速度與側向加速度,並且通過統計方法對採集到的數據進行了分析。選用卡爾曼濾波方法對採集的數據進行了濾波,成功地濾除了白噪聲,實驗證明得到的數據是可靠的。
  • 數據採集與壓縮系統
    然而,採用高帶寬的傳輸方式是需要一定成本的,所以可以採用壓縮數據的方式。退一步來說,即使採用高帶寬方式,當傳輸的數據是壓縮過的,那麼,相對於傳輸沒有壓縮的數據,後者傳輸效率無疑會更高。為此,作者在此提供一種參考方案,試著解決上述問題。
  • 多通道同步數據採集及壓縮系統
    1 引言 現代遙測系統中為了儘可能少地佔用傳輸時間和存儲空間,在有限的信道容量內傳輸更多的有用信息,採用數據壓縮技術,有助於降低功率和帶寬要求,改善通信效率。
  • 整合眾多特點和性能以解決數據採集兼容性問題
    過去,精確度最高和最穩定的系統一直是用深埋齊納基準設計的,如圖 1 所示。齊納基準的低漂移、高穩定性和低噪聲使系統能夠既提供很大的動態範圍,又具備良好的穩定性。然而,齊納基準一般不適合大多數新系統。齊納基準需要很高的電源電壓才能運行,而且很多採用齊納基準的設計都僅針對特定系統而優化,例如電源電壓高於 10V、可用電路板面積很大以及負載阻抗已經完全了解的系統。
  • 別糾結了,數據採集系統中的轉換器這麼選就對了!
    (DAS)需要更高的通道密度。自動化測試設備和電源線路監控應用中的某些系統要求每通道使用專門的採樣保持放大器和ADC,以便對輸入進行同步採樣,從而提升每通道的採樣速率,並保留相位信息,但代價是更多的PCB面積和更高的功耗。
  • 應用高速數據採集卡實現WLAN絡基頻發射模塊測試系統
    基於此原因,本文擬以凌華科技最近推出的PXI-9820 高速數據採集卡為核心,設計一套成本低廉、 功能彈性且適於大量複製的WLAN發射模塊實時誤差向量幅度(real-time Error Vector Magnitude, EVM)測試系統,以期能提供給晶片設計與系統生產廠商另一個思考方向。
  • 基於USB接口的數據採集系統總體結構解析
    但是由於嵌入式系統的硬體結構不易改變,所以在進行數據採集設備擴展時應該選擇接口簡單靈活、數據傳輸率高和支持熱拔插的傳輸總線,而USB接口則能很好地滿足這些要求,同時USB還有總線供電和不受插槽、中斷等硬體資源限制的特性,因此USB接口是數據採集設備與嵌入式系統進行數據傳輸的理想選擇。
  • 數據質量與數據質量的8個維度指標
    ,並且直接影響著數據分析的結果以及我們以此做出的決策的質量。精確性與我們數據採集的精度有關係。精度高,要求數據採集的粒度越細,誤差的容忍程度越低。測量人的身高,我們可以精確到釐米,多次測量差異只會在釐米級別;測量北京到上海的距離,我們精確到公裡,多次測量結果間的差異會在公裡級別;採用遊標卡尺測量一個零件的厚度,可以精確到1/50毫米,多次測量的結果間的誤差也只會在1/50毫米間。
  • 基於單片機與PC通信的數據採集控制系統設計研究
    在現代工業控制中,對於控制的準確性判斷以及控制的實時性和穩定性需求都很高,所以要有一種可以進行數據採集的控制系統,而且這種系統要能夠實現多通道、高精度以及大容量的要求。從這個角度來看,基於單片機與PC 通信的數據採集控制系統設計研究具有非常重要的現實意義。     1.
  • 技德系統:從C端到B端,國產作業系統挖掘「行業場景」商業變現機會
    「其實我們並沒消失,而是轉而尋求產品在某個細分市場上面的商業化可能,」技德系統 CEO 張耀斌表示,「我們之前也探索過遊戲場景下,通過 Remix OS 給予用戶桌面端遊戲體驗的這個方向,但它並沒有很好的商業化變現能力。」如何實現商業化,發揮這套作業系統的最大價值?這成為了當時技德系統考慮的最大問題。
  • ADC0809和51單片機的多路數據採集系統設計方案
    「數據採集」是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬物理量採集並轉換成數字量後,再由計算機進行存儲、處理、顯示和列印的過程,相應的系統稱為數據採集系統。
  • 「千克」被重新定義:讓質量測量變得更科學、更精確
    原標題:「千克」被重新定義:讓質量測量變得更科學、更精確   在日常生活中,人們買個菜都會涉及到「斤兩」的問題,可見,千克的重要性不言而喻。然而,據《長江日報》報導,近日,美國國家標準與技術研究院(英文簡稱為NIST)公布普朗克常數最精確測量值,並提交國際科學數據委員會(英文簡稱為CODATA),明年國際度量衡委員將以普朗克常數為基準,對質量單位「千克」進行重新定義。那麼,質量單位「千克」為什麼要被重新定義?重新定義「千克」會對我們的生活會產生怎樣的影響?
  • MES系統數據採集的方式類型有哪些?
    生產製造執行MES系統具有能夠幫助企業實現生產數據收集與分析、生產計劃管理、生產過程監控等的功能板塊,在這裡小編就不一一介紹了,主要講講它的數據採集功能板塊,可以說,數據採集是該系統進行數據統計與生產管理等後續工作的基礎,在採集過程中,會涉及到生產情況、投料
  • 新一代SAR ADC解決精密數據採集信號鏈設計的難點
    簡介本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345143.htm  許多應用都要求採用精密數據採集信號鏈以數位化模擬數據, 從而實現數據的精確採集和處理。
  • 奧羅拉課堂|馬可波羅教你玩轉組合技Ⅲ
    部分英雄組合技的問題那麼今天我們就來繼續上課吧第三堂課程就是【組合技Ⅲ】下面請各位拿出小本子開始上課(-■_■-) 1、組合技是指英雄之間的技能搭配以一定的順序釋放,以達到最大效果;2、表格中豎向的致盲/破甲/寒冷/衰弱等)2己方增益(不包括回血)3直接傷害46、由於遊戲內英雄組合非常多,為了直觀清晰,每期組合技介紹以一名英雄為主要系列,但不代表該英雄所有組合技都在本期介紹完畢
  • 大數據採集系統有幾類?大數據平臺有哪些好用?
    大數據採集系統:用來收集各種各樣的數據,並且對數據進提取、轉換、加載。大數據採集系統,主要分為三類:1、系統日誌採集系統對日誌數據信息進行日誌採集、收集,然後進行數據分析,挖掘公司業務平臺日誌數據中的潛在價值。簡言之,收集日誌數據提供離線和在線的實時分析使用。目前常用的開源日誌收集系統為Flume。
  • 基於12位採樣精度ADC晶片ADC12062實現數據採集測控系統的設計
    基於12位採樣精度ADC晶片ADC12062實現數據採集測控系統的設計 馬立軍 發表於 2020-12-25 10:31:43 1 前言 隨著計算機技術的飛速發展和普及
  • 奧羅拉課堂|馬可波羅教你玩轉組合技Ⅱ
    部分英雄組合技的問題那麼今天我們就來繼續上課吧第二堂課程就是【組合技Ⅱ】下面請各位拿出小本子開始上課(-■_■-) 1、組合技是指英雄之間的技能搭配以一定的順序釋放,以達到最大效果;2、表格中豎向的致盲/破甲/寒冷/衰弱等)2己方增益(不包括回血)3直接傷害46、由於遊戲內英雄組合非常多,為了直觀清晰,每期組合技介紹以一名英雄為主要系列,但不代表該英雄所有組合技都在本期介紹完畢