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AD7715在精密分析儀器中的應(yīng)用研究

時間:2023-05-01 12:37:09 電子通信論文 我要投稿
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AD7715在精密分析儀器中的應(yīng)用研究

摘要:新型高集成度∑-ΔADC正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。這種ADC只需極少外接元件就可直接處理微弱信號,僅適合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用,也適合應(yīng)用在很多測量分析儀器中,取代傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器。本文通過對∑-Δ系列ADC和積分式以及逐次逼近式ADC的比較,以AD7115為實例說明這種取代的可行性。

    關(guān)鍵詞:∑-Δ技術(shù) AD7715 分析儀器 三線制串口

AD7715在精密分析儀器中的應(yīng)用研究

引言

AD7715模數(shù)轉(zhuǎn)換器是美國模擬器件公司(ADI)出品的采用和差轉(zhuǎn)換技術(shù)(∑-Δ技術(shù))的系列ADC之一。該系列A/D轉(zhuǎn)換器均由信號緩沖、可編程增益放大、∑-Δ調(diào)制器、數(shù)字濾波、三線串行接口等幾部分組成,在性能、通道數(shù)、功耗等指標上有差別。傳統(tǒng)的討論局限于將此類ADC應(yīng)用到手持儀器、工業(yè)儀表、DSP設(shè)備等便攜式系統(tǒng)中,以發(fā)揮其小體積、低功耗的特點。而在比較大的系統(tǒng),例如高嚴謹分析儀器(如醫(yī)用生化類儀器和化學成分測量儀器)中,還是偏愛傳統(tǒng)的逐次比較或雙積分ADC。在我們以前設(shè)計的兩種智能儀器當中,涉及到高阻低頻信號的測量時,曾使用過AD574和ICL7109。經(jīng)過認真的分析,我們在其后的改型產(chǎn)品中,大膽使用了單通道的AD7715作為替換,考慮到成本以及我們所需要的通道數(shù)目,我們沒有使用AD公司的∑-Δ系列中的多通道產(chǎn)品,因為AD7715的指標已經(jīng)很好了。

這種嘗試取得了很好的效果,它不僅簡化了電路,縮小了面積,提高了分辨率,而且在抗干擾能力上不遜于雙積分式的7109;在量程處理和輸入信號的阻抗要求上雙比逐次逼近式的574靈活方便。轉(zhuǎn)換速度其實也是可變的,其滿足精度要求后的速度雖然和574不是一個數(shù)量級,但遠比7109快,足以滿足系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換頻率要求。其唯一的缺點是,物理接線簡單的三線制串行數(shù)據(jù)接口造成數(shù)據(jù)處理和程序調(diào)試的麻煩,不過和其顯著的優(yōu)點相比,這點困難是值得克服的。

1 ∑-Δ技術(shù)和AD7715簡介

1.1 ∑-ΔADC工作原理

∑-Δ也稱為增量調(diào)制型轉(zhuǎn)換技術(shù),和普通的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理不同,∑-Δ技術(shù)本身就采用了數(shù)字技術(shù)。使用∑-Δ技術(shù)的器件都具有數(shù)字系統(tǒng)所普遍具備的高可靠性、高穩(wěn)定性的優(yōu)點。

∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的模擬部分非常簡單(類似于一個1位ADC),而數(shù)字部分要復雜得多。由于更接近于一個數(shù)字器件,∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造成本很低廉。

簡單地說,∑-ΔADC以很低的采樣分辨率(1位)和很高的采樣速率將模擬信號數(shù)字化。通過使用采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波等方法增加有效分辨率,然后對ADC輸出進行數(shù)字濾波和采樣抽取以降低有效采樣速度,使之符合分辨率和帶寬的要求。

∑-ΔADC主要由∑-Δ調(diào)制器、數(shù)字濾波和采樣抽取等幾部分組成,如圖1所示。

調(diào)制器本質(zhì)上是一個高速低精度(1位)的AD

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