有源元件温度系数对总差错的影响
AD8606运算放大器和AD7091R ADC的直流失调由校准程序消除。
ADC AD7091R内置基准电压源的失调漂移典型值为4.5 ppm/°C,最大值为25 ppm/°C.
AD8606运算放大器的失调漂移典型值为1μV/°C,最大值为4.5μV/°C.
U1A AD8606输入导致的差错以2.3 V输出规模为基准,因而为2 ppm/°C.U1B基准电压缓冲器导致的差错以2.5 V为基准,相同约为2 ppm/°C.
总漂移差错结如表1所归纳。这些差错不包括AD7091R的±1 LSB积分非线性差错。
请注意,假如选用50 ppm/°C或100 ppm/°C电阻,则总漂移的最大来历是电阻漂移,有源元件发生的漂移可疏忽。

表1.温度漂移导致的差错
两点校准前后的测验数据
为了履行两点校准,先向输入端施加-10 V的电流,并将ADC输出代码记为Code_1.然后,向输入端施加+10 V的电流,再将ADC输出代码记为Code_2.增益系数经过下式核算:

现在,可经过下式核算与任何输出代码Code_x对应的输入电压:

经过比较运用元件标称值核算得到的抱负传递函数和未校准实践电路传递函数,能够得到校准前的差错。实测电路所用电阻的容差为±1%.测验成果不包括温度改变。
图3中所示为环境温度下校准前后的百分比差错(FSR)测验成果。如图所示,校准前的最大差错约为0.23% FSR.校准后,差错降至±0.03% FSR,大致相当于ADC的1 LSB差错。

图3.室温校准前后的电路测验差错
PCB布局考虑
在任何重视精度的电路中,有必要细心考虑电路板上的电源和接地回路布局。PCB应尽或许阻隔数字部分和模仿部分。该体系的PCB选用简略的双层板堆叠而成,但选用4层板能够得到更好的EMS功用。有关布局和接地的信息,请拜见MT-031攻略;有关去耦技能的信息,请拜见MT-101攻略。AD8606的电源应当用10μF和0.1μF电容去耦,以恰当按捺噪声并减小纹波。这些电容应尽或许接近相应器材,0.1μF电容应具有低ESR值。关于一切高频去耦,主张运用陶瓷电容。电源走线应尽或许宽,以供给低阻抗途径,并减小电源线路上的毛刺效应。
ADuM5401 isoPower集成式DC/DC转化器要求在输入和输出电源引脚上进行电源旁路。请注意,引脚1与引脚2以及引脚15和引脚16之间需求低ESR旁路电容,这些电容应尽或许接近芯片焊盘。为了按捺噪声并下降纹波,至少需求并联两个电容。针对VDD1和VISO,引荐的电容值是0.1μF和10μF.较小的电容有必要具有低ESR,主张运用陶瓷电容。低ESR电容结尾到输入电源引脚的走线总长不得超越2 mm.假如旁路%&&&&&%的走线长度超越2 mm,或许会损坏数据。考虑在引脚1与引脚8及引脚9与引脚16之间完结旁路,除非两个公共地引脚接近封装连在一起。
高电压才能
这款PCB根据2500 V根本绝缘规范而规划。不主张进行2500 V以上的高电压测验。在高电压下运用该评价板时有必要慎重,并且不得依靠该PCB来完结安全功用,由于它未经过高电位测验(也称为高压测验或耐压绝缘测验),也未经过安全认证。
常见改变
经验证,选用图中所示的元件值,该电路能够稳定地作业,并具有杰出的精度。可在该装备中选用其他精细运算放大器和其他ADC,以将±10V输入电压规模转化成数字输出,用于本电路的各种其他运用中。
可根据“电路规划”部分的等式,针对±10 V输入电压规模以外进行规划,如图1所示。表2显现针对某些规范电压规模核算电阻。

表2.规范电压规模元件值
鄙人限为零且上限高于基准电压时,转化不需增益(k = 1),并且可简化电路。图4显现输入规模为0 V至10 V的一个比如。

图4. 0 V至10 V阻隔式单电源模数转化(未显现一切衔接和去耦)
AD7091与AD7091R相似,但没有基准电压输出,并且输入规模等于电源电压。AD7091可与2.5 V ADR391基准电压源合作运用。ADR391不需求缓冲,因而可在电路中运用一个AD8605.
ADR391是一款精细2.5 V带隙基准电压源,具有低功耗、高精度(温度漂移为9 ppm/°C)等特性,选用微型TSOT封装。
AD8608是AD8605的四通道版别,在需求额定的精细运算放大器时,能够替代AD8606.
AD8601、AD8602和AD8604分别为单通道、双通道和四通道轨到轨、输入和输出、单电源放大器,具有超低失调电压和宽信号带宽等特性,能够替代AD8605、AD8606和AD8608.
AD7457是一款12位、100 kSPS、低功耗SAR ADC,在不需求300 kSPS吞吐速率的情况下,能够与ADR391基准电压源相合作,用于替代AD7091R.
电路评价与测验
本电路选用EVAL-CN0335-PMDZ电路板、SDP-PMD-IB1Z和EVAL-SDP-CB1Z体系演示渠道(SDP)评价板。转接板SDP-PMD-IB1Z和SDP板EVAL-SDP-CB1Z选用120引脚对接衔接器。转接板和EVAL-CN0335-PMDZ板选用12引脚Pmod对接衔接器,可快速进行设置和评价电路功用。EVAL-CN0335-PMDZ板包括要评价的电路(如本笔记所述),SDP评价板与CN0335评价软件合作运用,以捕获来自EVAL-CN0335-PMDZ电路板的数据。
设备要求
。带USB端口的Windows XP、Windows Vista(32位)或Windows 7/8(64位或32位)PC
。EVAL-CN0335-PMDZ电路评价板
。EVAL-SDP-CB1Z SDP评价板
。SDP-PMD-IB1Z转接板
。CN0335评价软件
。精细电压源
开始运用
将CN0335评价软件光盘放进PC的光盘驱动器,加载评价软件。也能够从CN0335评价软件中下载最新版的评价软件。翻开“我的电脑”,找到包括评价软件光盘的驱动器,翻开setup.exe.依照屏幕上的提示完结装置。主张将一切软件装置在默许方位。
功用框图
图5所示为测验设置的功用框图。
设置
1.经过直流管式插孔将EVAL-CFTL-6V-PWRZ(+6 V直流电源)衔接到SDP-PMD-IB1Z转接板。
2.经过120引脚ConA衔接器将SDP-PMD-IB1Z(转接板)衔接到EVAL-SDP-CB1Z SDP板。
3.经过USB电缆将EVAL-SDP-CB1Z(SDP板)衔接到PC.
4.经过12引脚接头Pmod衔接器将EVAL-CN0335-PMDZ评价板衔接到SDP-PMD-IB1Z转接板。
5.经过端子板J2将电压源(电压生成器)衔接到EVAL-CN0335-PMDZ评价板。
测验
发动评价软件。假如“设备管理器”中呈现“Analog Devices System Development Platform(ADI体系开发渠道)”驱动器,软件便能与SDP板通讯。一旦USB通讯树立,就能够运用SDP板来发送、接纳、捕捉来自EVAL-CN0335-PMDZ板的串行数据。可将各种输入电压值保存到电脑中。有关怎么运用评价软件来捕捉数据的详细信息,请参阅CN0335软件用户攻略。
EVAL-CN0335-PMDZ板相片如图6所示。

图5.测验设置功用框图

图6. EVAL-CN0335-PMDZ板的相片