Программа Сервисный Центр
0

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП


Для буферизации входных сигналов современных 16- и 18-битных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) требуются быстродействующие операционные усилители (ОУ), рассеивающие, как правило, такую же мощность, как и сами АЦП, и часто имеющие напряжение смещения порядка 1 мВ, намного превышающее аналогичный параметр АЦП. Если в системе должны работать несколько многоканальных АЦП, рассеиваемая ими мощность может быстро достичь неприемлемых уровней.

Описываемый в этой статье простой буфер способен при очень низком потреблении мощности управлять 8-канальным АЦП LTC2372-18, обеспечивая значения смещения и общих гармонических искажений (THD), а также отношение сигнал/шум (SNR) близкие к величинам, указанным в справочных данных на АЦП.

Описание схемы

Микросхема малошумящего 8-канального 18-битного АЦП последовательных приближений LTC2372-18 имеет максимальную скорость выборки 500 Квыб/с. При питании от источника 5 В типовое значение THD АЦП LTC2372-18 достигает –110 дБ, а типовое отношение сигнал/шум – 100 дБ и 95 дБ в полностью дифференциальном и в псевдо дифференциальном режимах, соответственно, при смещении не более ±11 LSB (единиц младшего разряда) и типовом потреблении 27 мВт.

LT6016 – это сдвоенный ОУ с входами rail-to-rail, максимальным входным смещением менее 50 мкВ и типовым током потребления 315 мкА на один усилитель. Доступны также одно- и четырехканальные версии – LT6015 и LT6017.

В схеме на Рисунке 1 ОУ LT6016, включенный в конфигурации неинвертирующего буфера, управляет аналоговыми входами LTC2372-18. Типовая мощность, рассеиваемая каждым усилителем, равна всего 3.7 мВт. Следовательно, мощность, потребляемая восемью каналами, составить лишь 30 мВт – примерно столько же, сколько потребляет микросхема АЦП. При питании LT6016 от одного источника 5.25 В и включенном режиме цифровой компрессии АЦП общая мощность, потребляемая ОУ, ценой лишь незначительного ухудшения отношения сигнал/шум, может быть снижена более чем вдвое до уровня 13 мВт.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 1.Буфер LT6016 управляет 8-канальным АЦП последовательных
приближений LTC2372-18.

RC-фильтры на выходах буферов минимизируют шумовой вклад микросхем LT6016 и снижают эффекты выброса заряда, создаваемые мультиплексором и входным запоминающим конденсатором АЦП.

Характеристики схемы

Рисунок 2 иллюстрирует результат БПФ, выполненного над выборкой из 32768 отсчетов АЦП LTC2372 18 при полностью дифференциальном управлении, соответствующем схеме на Рисунке 1. При частоте выборки 400 Квыб/с отношение сигнал/шум равно 98.5 dBFS (децибел полной шкалы), а THD не превышает –114 дБ, что хорошо согласуется с типовыми характеристиками из технических спецификаций LTC2372-18.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 2.32768-точечное быстрое преобразование
Фурье для схемы на Рисунке 1.

Ниже в Рисунках 3, 4 и 6 будут использованы обозначения:

PD – псевдо дифференциальный режим;
FD – полностью дифференциальный режим;
PD GC – псевдо дифференциальный режим, компрессия включена;
FD GC – полностью дифференциальный режим, компрессия включена;
FS – частота выборки;
AIN – амплитуда входного сигнала;
fIN – частота входного сигнала.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 3.Зависимость отношения сигнал/шум от
частоты выборки для схемы на Рисунке 1
в псевдо дифференциальном и полностью
дифференциальном режимах.

На Рисунке 3 приведена зависимость отношения сигнал/шум от частоты выборки для псевдо- и полностью дифференциальных режимов LTC2372-18 при выключенной цифровой компрессии. При отключенной компрессии для питания LT6016 используются напряжения +8 В/–3.6 В, в то время как при включенной компрессии достаточно одного источника 5 В. Кривая отношения сигнал/шум на частотах выборки до 500 Квыб/с остается довольно плоской, располагаясь возле уровня 94 dBFS в псевдо дифференциальном режиме и возле 98.5 dBFS в полностью дифференциальном режиме при отключенной цифровой компрессии, а при включенной компрессии эти уровни составляют 92.1 dBFS и 96.6 dBFS, соответственно.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 4. Зависимость полных гармонических искажений от
частоты выборки для схемы на Рисунке 1 в псевдо
дифференциальном и полностью дифференциальном
режимах при включенной и выключенной
цифровой компрессии.

На Рисунке 4 представлена зависимость полных гармонических искажений от частоты выборки для псевдо- и полностью дифференциальных режимов LTC2372-18 при выключенной цифровой компрессии. Рост THD выше –110 дБ начинается после частоты выборки 300 Квыб/с для псевдо дифференциального режима, а для полностью дифференциального режима – после частоты 400 Квыб/с от уровня –115 дБ. На общий уровень гармонических искажений сжатие динамического диапазона оказывает минимальное влияние. В полностью дифференциальном режиме THD никогда не выходит за пределы –100 дБ в полном диапазоне скоростей выборки LTC2372-18 до 500 Квыб/с.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 5.Зависимость ошибки смещения от частоты
выборки для схемы на Рисунке 1 в псевдо
дифференциальном режиме.

На Рисунке 5 показана зависимость суммарной ошибки смещения буфера и АЦП от частоты выборки в псевдо дифференциальном режиме при отключенной цифровой компрессии. Смещение, имеющее на начальном участке уровень менее 3 LSB, не ухудшается до тех пор, пока скорость выборки не достигнет 400 Квыб/с.

Маломощный прецизионный ОУ упрощает управление многоканальными АЦП
Рисунок 6.Зависимость искажений от частоты входного
сигнала для схемы на Рисунке 1.

На Рисунке 6 изображена зависимость искажений от частоты входного сигнала при скорости выборки 400 Квыб/с. Как можно видеть, на частотах выше 1 кГц искажения увеличиваются во всех режимах.

Заключение

Описан простой драйвер 8-канального 18-битного АЦП последовательных приближений LTC2372-18 со скоростью выборки до 500 Квыб/с, сделанный на основе ОУ LT6016, включенного неинвертирующим буфером. Типовая мощность, потребляемая каждым каналом ОУ, равна 3.7 мВт, и может быть снижена до 1.6 мВт при питании LT6016 от одного источника в случае работы АЦП в режиме цифровой компрессии.

На частотах выборки менее 300 Квыб/с измеренные значения отношения сигнал/шум при выключенной компрессии составили 94 dBFS и 98.5 dBFS в псевдо дифференциальном и полностью дифференциальном режимах, соответственно, а для тех же режимов при включенной цифровой компрессии – 92.1 dBFS и 96.6 dBFS. Измерения THD, независимо от компрессии сигнала АЦП, дали значение –110 дБ в псевдо дифференциальном режиме и –115 дБ в полностью дифференциальном режиме. Измеренные при отключенной компрессии значения смещения в псевдо дифференциальном режиме находились ниже уровня 3 LSB. На скоростях свыше 300 Квыб/с характеристики схемы начинают постепенно ухудшаться, падая вплоть до максимальной для LTC2372-18 скорости 500 Квыб/с.

Также рекомендуем:

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (7)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"