ZHCAE63B February 2019 – June 2024 AMC1035 , AMC1035-Q1 , AMC1100 , AMC1106E05 , AMC1106M05 , AMC1200 , AMC1200-Q1 , AMC1203 , AMC1204 , AMC1204-Q1 , AMC1210 , AMC1211-Q1 , AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301-Q1 , AMC1302 , AMC1302-Q1 , AMC1303E0510 , AMC1303E0520 , AMC1303E2510 , AMC1303E2520 , AMC1303M0510 , AMC1303M0520 , AMC1303M2510 , AMC1303M2520 , AMC1304L05 , AMC1304L05-Q1 , AMC1304L25 , AMC1304L25-Q1 , AMC1304M05 , AMC1304M05-Q1 , AMC1304M25 , AMC1304M25-Q1 , AMC1305L25 , AMC1305L25-Q1 , AMC1305M05 , AMC1305M05-Q1 , AMC1305M25 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306E05 , AMC1306E25 , AMC1306M05 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1411 , AMC3301 , AMC3301-Q1 , AMC3302 , AMC3302-Q1 , AMC3306M05 , AMC3306M25 , AMC3330 , AMC3330-Q1 , AMC3336 , AMC3336-Q1 , ISO121 , ISO122 , ISO124 , ISO224
3 隔離式放大器和隔離式調(diào)制器的性能比較
表 3-1 顯示了隔離式放大器和隔離式調(diào)制器的基本性能差異。
| 類(lèi)別 | 隔離式放大器 | 隔離式調(diào)制器 |
|---|---|---|
| 采樣分辨率 | 11 位（帶寬 = 100kHz） | 可達(dá)到 > 14 位， 在分辨率與帶寬或延遲之間進(jìn)行權(quán)衡 |
| 延遲 | 2μs 至 3μs（固定） | 可達(dá)到 < 1μs， 在分辨率與帶寬或延遲之間進(jìn)行權(quán)衡 |
| 帶寬 | 高達(dá) 300kHz | 可達(dá)到 > 1MHz， 在分辨率與帶寬或延遲之間進(jìn)行權(quán)衡 |
| 精度和漂移性能 | 高 | 非常高 |
| 所需元件數(shù) | 較多 | 較少 |
在基于隔離式放大器的設(shè)計(jì) 中，測(cè)得的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)多次模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換。隔離式放大器內(nèi)的各級(jí)、差分轉(zhuǎn)單端級(jí)以及 ADC（位于 MCU 或 DSP 外部或內(nèi)部）會(huì)降低整體精度和噪聲性能，并增加延遲。隔離式放大器輸出級(jí)中的固定低通濾波器實(shí)現(xiàn)會(huì)限制信號(hào)帶寬。用于差分至單端轉(zhuǎn)換的外部基于運(yùn)算放大器的電路可用于創(chuàng)建有源低通濾波器，進(jìn)一步限制信號(hào)帶寬，從而提高噪聲性能。隔離式放大器具有固定的延遲。基于隔離式放大器的設(shè)計(jì)被用戶熟知并且相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)，因此得到廣泛使用。
如圖 2-1 所示，在基于隔離式調(diào)制器的設(shè)計(jì) 中，測(cè)得的模擬信號(hào)僅進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)無(wú)需差分轉(zhuǎn)單端級(jí)，因此減少了元件數(shù)量，縮小了設(shè)計(jì)尺寸。此外，也無(wú)需基于隔離式放大器的設(shè)計(jì)中使用的 ADC。該 ADC 在許多情況下會(huì)限制可實(shí)現(xiàn)的最大采樣分辨率和精度。與基于隔離式放大器的設(shè)計(jì)相比，基于隔離式調(diào)制器的方法提高了信號(hào)噪聲性能和總體精度，并可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)帶寬和更低的延遲。隔離式調(diào)制器提供更快的數(shù)字比特流輸出，通常高達(dá) 20MHz。微控制器系列（如 TMS320F2807x 和 TMS320F2837x）內(nèi)的 Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) 提供了一種調(diào)優(yōu)噪聲性能和信號(hào)帶寬或延遲的簡(jiǎn)便方法。如表 3-2 所示，使用較高的過(guò)采樣率 (OSR) 可得到更高的精度和更高的采樣分辨率，但會(huì)降低信號(hào)帶寬并增加延遲。同樣，降低 OSR 會(huì)降低精度和采樣分辨率，但會(huì)增加帶寬并降低延遲。類(lèi)似的 DSP 或 FPGA 也可以實(shí)現(xiàn)此類(lèi)數(shù)字濾波器。
| OSR | ENOB（位） | 穩(wěn)定時(shí)間 (μs) | 延遲 (μs) | 帶寬 (kHz) |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 4.65 | 1.2 | 0.6 | 1250 |
| 16 | 7.57 | 2.4 | 1.2 | 625 |
| 32 | 10.02 | 4.8 | 2.4 | 312.5 |
| 64 | 12.3 | 9.6 | 4.8 | 156.25 |
| 128 | 13.51 | 19.2 | 9.6 | 78.13 |
| 256 | 14.11 | 38.4 | 19.2 | 39.06 |
| 512 | 14.39 | 76.8 | 38.4 | 19.53 |
此外，如圖 3-1 所示，可以并行實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字濾波器，以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的采樣分辨率、更低的延遲和更高的帶寬。其中一個(gè)數(shù)字濾波器可以是高 OSR 數(shù)字濾波器，用于獲得更好的噪聲性能；另一個(gè)數(shù)字濾波器可以是低延遲數(shù)字濾波器。
圖 3-1 兩個(gè)數(shù)字濾波器并行實(shí)現(xiàn)鑒于基于隔離式調(diào)制器的設(shè)計(jì)提供的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，高性能系統(tǒng)趨向于轉(zhuǎn)向采用基于隔離式調(diào)制器的設(shè)計(jì)。