ZHCAC71 March 2022 ADC128S102-SEP , ADC128S102QML-SP , ADS1278-SP , ADS1282-SP , LF411QML-SP , LM101AQML-SP , LM111QML-SP , LM119QML-SP , LM124-SP , LM124AQML-SP , LM136A-2.5QML-SP , LM139-SP , LM139AQML-SP , LM148JAN-SP , LM158QML-SP , LM185-1.2QML-SP , LM185-2.5QML-SP , LM193QML-SP , LM4050QML-SP , LM6172QML-SP , LM7171QML-SP , LMH5401-SP , LMH5485-SEP , LMH5485-SP , LMH6628QML-SP , LMH6702QML-SP , LMH6715QML-SP , LMP2012QML-SP , LMP7704-SP , OPA4277-SP , OPA4H014-SEP , OPA4H199-SEP , THS4304-SP , THS4511-SP , THS4513-SP , TL1431-DIE , TL1431-SP , TLC2201-SP , TLV1704-SEP , TLV4H290-SEP , TLV4H390-SEP
1 元件和拓?fù)溥x擇 - 快速找到良好的起點(diǎn)
以下章節(jié)使用表 1-1 所描述的示例設(shè)計(jì)。
| 參數(shù) | 設(shè)計(jì)目標(biāo) |
|---|---|
| 通道計(jì)數(shù) | 8 |
| 帶寬和采樣率 | 40kHz，> 100ksps |
| 輸入滿量程 (FSR) | ±10V FSR |
|
共模電壓 |
大約 0V 共模 |
|
目標(biāo)分辨率，ENOB |
> 16 位 |
|
輸入阻抗 (ZIN) 目標(biāo) |
> 100k? |
|
耐輻射性 |
TID：> 50krad，SEL：> 60 (MeV × cm2/mg) |
TI 航天產(chǎn)品指南 的航天級數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 部分顯示 ADS1278-SP 非常符合這些要求。
圖 1-1 TI 航天產(chǎn)品指南中列出的 TI 航天級精密 ADC下一步是找到合適的 ADC 驅(qū)動(dòng)器。為了獲得出色的抗噪性和線性度，建議使用全差分放大器 (FDA)。
為了找到合適的產(chǎn)品，必須了解此類 FDA 的最小單位帶寬增益積。模擬工程師計(jì)算器在這里提供了很大的幫助。
圖 1-2 模擬工程師計(jì)算器 – Drive Wideband Delta-Sigma ADC圖 1-2 說明了 Data Converter 菜單提供 Drive Wideband Delta-Sigma ADC 項(xiàng)。圖中的參考原理圖顯示了所有相關(guān)的元件值。白色字段必須由用戶輸入，灰色字段是結(jié)果值。定義的第一個(gè)變量是最小單位帶寬增益積 (UGBW)。換言之，放大器的增益必須等于或大于 1 的頻率。由于 ADC 將切斷高于奈奎斯特或被 2 分頻的采樣頻率的任何信息，因此放大器的 UGBW 大約為采樣頻率的三分之二就足夠了。例如，對于 1kHz 的采樣率，請查看最小 UGBW 是否為 636.6Hz。
本報(bào)告示例中選擇的 ADC 是 Σ-Δ ADC。請務(wù)必記住，Σ-Δ ADC 是給定調(diào)制頻率下的 1 位 ADC。實(shí)際采樣率僅是完整采樣字從其產(chǎn)生的頻率。AFE 設(shè)計(jì)的相關(guān)頻率是高得多的調(diào)制頻率。
由于現(xiàn)代 ADC 的靈活性和復(fù)雜性，從數(shù)據(jù)表中讀取調(diào)制頻率并不總是非常容易。ADS1278-SP 提供不同的工作模式，支持不同的主時(shí)鐘速率。圖 1-3 展示了實(shí)際調(diào)制頻率僅為主時(shí)鐘的四分之一。在本示例中，ADS1278-SP 以高速模式運(yùn)行：128ksps，fCLK 為 32.786MHz。FCLK 除以 4 可得到 8.192MHz 的實(shí)際調(diào)制頻率。
圖 1-3 從 ADS1278-SP 數(shù)據(jù)表中讀取調(diào)制頻率
圖 1-4 使用模擬工程師計(jì)算器確定 FDA 的最小單位帶寬增益積圖 1-5 展示了顯示四個(gè) FDA 的 TI 航天產(chǎn)品指南。四個(gè)產(chǎn)品都可提供足夠的 UGBW。作為本報(bào)告的一個(gè)示例，選擇了 UGBW 為 850MHz 的最低一個(gè) (LMH5485-SP)。
圖 1-5 根據(jù) TI 航天產(chǎn)品指南選擇適合的 FDA選擇該選項(xiàng)后，現(xiàn)在可以填寫 模擬工程師計(jì)算器中其余的空白字段，請參閱圖 1-6。
| 參數(shù) | 說明 |
|---|---|
| Ro-dif | Ro-dif 是“開環(huán)輸出阻抗”。LMH5485-SP 耐輻射 (RHA) 負(fù)軌輸入、軌到軌輸出、850MHz 全差分精密放大器 數(shù)據(jù)表僅提供 0.1Ω 的閉環(huán)輸出阻抗。 典型特性 中的小信號頻率響應(yīng)與增益間的關(guān)系 圖：LMH5485-SP 數(shù)據(jù)表的 5V 單電源 部分提供了增益與頻率間的關(guān)系曲線。對于 8.192MHz 的調(diào)制頻率，該圖顯示大約為 38dB，即大約 80。 考慮以下關(guān)系： Ro-dif 計(jì)算公式如下： 90 × 0.1? = 8?。 |
| Riso | Riso 通常調(diào)優(yōu)為一個(gè)較小值。此處使用“0”(0Ω)。 |
| Rg 和 Rf | 對于單位增益，Rg 和 Rf 必須相同?！?k”(1k?) 通常是一個(gè)很好的起點(diǎn)。 |
| IPP | LMH5485-SP 數(shù)據(jù)表允許高達(dá) 75mA 的輸出電流。不必要的高輸出電流會(huì)導(dǎo)致 FDA 功率損耗和發(fā)熱，從而可能導(dǎo)致偏離理想工作點(diǎn)。在此示例中，“8m”(8mA) 的值足以進(jìn)行計(jì)算。 |
| fin | 所需帶寬為 40kHz。留出一些裕度，“50k”(50kHz) 在這里是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 |
| UGBW | FDA 的 UGBW 為“859M”(850MHz)。 |
| CSH | 使用 ADS1278-SP 耐輻射 8 通道 24 位同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器 數(shù)據(jù)表的等效模擬輸入電路 圖片中的 CSH：“9p”(9pF)。 |
| CFILT | 將 CFILT 定義為最后一個(gè)條目之前 - 按 Calculate 按鈕獲取 Cfilt_min 更新值“180p”(180pF) 和 Cfilt_max 更新值“5.1n”(5.1nF)。使用“2.2n”(2.2nF) 作為介于 5nF 和 180pF 之間的值。 |
圖 1-6 具有 LMH5485-SP 和 ADS1278-SP 的參考原理圖的用戶定義值和計(jì)算值，滿足示例設(shè)計(jì)目標(biāo)在本章中，借助 TI 航天產(chǎn)品指南 選擇了合適的 ADC 和 ADC 驅(qū)動(dòng)器，并采用模擬工程師計(jì)算器確定了其支持電路，包括所有元件值。此外，還對電路以及已開發(fā)的每個(gè)有源和無源器件的作用有了基本的了解。