电路功能与优势:图 1 所示电路是一个完整的模拟前端,它利用一个 16 位差分输入 PulSAR® ADC 对 ±10V 工业级信号进行数字转换。该电路仅利用两个模拟器件,即可提供一路具有高共模抑制(CMR)性能的高阻抗仪表放大器输入、电平转换、衰减和差分转换功能;由于集成度高,该电路可节省印刷电路板空间,为常见的工业应用提供高性价比的解决方案。
在过程控制和工业自动化系统中,典型的信号电平最高可达 ±10V,而来自热电偶和称重传感器等传感器的信号输入则较小,因此常常会遇到大共模电压摆幅,这就需要灵活的模拟输入:既能以高共模抑制性能处理大小差分信号,同时具有高阻抗输入。

图 1 适合工业过程控制应用的高性能模拟前端(原理示意图:所有连接和去耦均未显示)

用现代低压 ADC 处理工业级信号时,必须进行衰减和电平转换。此外,全差分输入 ADC 具有以下优势:良好的共模抑制性能、更少的二阶失真产物,以及简化的直流调整算法;因此工业信号需要经过进一步调理,才能与差分输入 ADC 正确接口。
图 1 所示电路是一个完整且高度集成的工业级信号调理模拟前端,仅使用两个有源器件来驱动差分输入 16 位 PulSAR ADC AD7687:精密仪表放大器 AD8295(片内集成两个辅助运算放大器)和电平转换器/ADC 驱动器 AD8275;低噪声 2.5V XFET® 基准电压源 ADR431 为 ADC 提供基准电压。
AD8295 是一款精密仪表放大器,片内集成两个非专用信号处理放大器和两个精密匹配的 20kΩ 电阻,采用 4mm×4mm 封装。
AD8275 是一款 G=0.2 差动放大器,可用来衰减 ±10V 工业信号,衰减后的信号可以与单电源低压 ADC 轻松接口。AD8275 在该电路中执行衰减和电平转换功能,可以保持良好的 CMR,无需任何外部元件。
AD7687 是一款 16 位逐次逼近型 ADC,采用 2.3V 至 5.5V 的单电源供电;它采用差分输入,具有良好的 CMR,并且能够简化 SAR ADC 的使用。