衔接/参阅器材
AD7176-2 24位、250 kSPS Σ-Δ型ADC，树立时刻20 μs
AD8475 精细、可选增益、全差分漏斗放大器
ADR445 5 V超低噪声LDO XFET基准电压源
评价和规划支撑
电路评价板
AD7176-2电路评价板(EVAL-AD7176-2SDZ)
体系演示渠道(EVAL-SDP-CB1Z)
规划和集成文件
原理图、布局文件、物料清单
电路功用与优势
对工业电平信号进行采样时，有必要供给快速高分辨率转化信息。一般，当采样速率到达500 kSPS时，模数转化器(ADC)具有的最高分辨率为14位至18位。图1所示电路是一款单电源体系，针对工业电平信号采样进行优化，集成一个24位、 250 kSPS Σ-Δ型ADC.两个差分通道或四个伪差分通道中的每一个都可以以17.2位无噪声代码分辨率、最高50 kSPS的速率对其进行扫描。
本电路运用创新式差分放大器和内置激光调整电阻履行衰减和电平转化，通过具有低电源电压的精细ADC可以处理获取±5 V、±10 V和0 V至10 V的规范工业电平信号并进行数字化处理的问题。本电路的运用包含进程操控(PLC/DCS模块)、医疗以及科学多通道仪器和色谱仪。
图1. 工业信号用高精度、24位ADC驱动器(原理示意图：未显现一切衔接和去耦)
电路描绘
工业电平信号施加于AD8475精细差分漏斗放大器上，该器材可将输入信号衰减0.8倍或0.4倍。它集成通过调整并匹配的精细电阻，用来操控衰减。当AD8475运用5 V单电源而且增益设置为0.4时，此电阻支撑最高±12.5 V的单端或差分输入。器材供给最高±15 V的输入过压维护。
当输入信号(增益为0.4)处于±10 V单端或差分输入规模内时，AD8475和AD7176-2器材组合可以坚持线性度，如图4中的丈量INL限值所示;图中，丈量端点别离为?10 V和+10 V.此刻，AD8475的输出摆幅介于0.5 V和4.5 V之间。
通过对VOCM引脚施加所需的共模电压，便可设置共模输出。图1所示电路中，通过将AD7176-2 ADC的2.5 V REFOUT电压施加于AD8475的VOCM引脚，完结共模电压的设置。
AD8475供给衰减和电平转化，以便驱动AD7176-2的采样电容输入;功耗仅为3.2 mA.
AD8475放大器的输出衔接到RC滤波器网络，可供给差分和共模噪声滤波以及AD7176-2输入采样电容所需的动态充电。该网络还可隔离放大器输出，使其不受动态开关%&&&&&%输入的反冲影响。共模带宽(RIN、C1)为59 MHz.差模带宽(2 × RIN、0.5C1 + C3)为9.8 MHz
还可设置AD8475，使其承受单端信号。将-IN 0.4×输入接地，并对+IN 0.4×输入施加单端信号。
AD7176-2 24位、Σ-Δ ADC对AD8475的输出进行采样，并转化为数字输出。转化速率和数字滤波器特性可针对5 SPS至250 kSPS的输出数据速率进行调理。
AD7176-2可装备为两个全差分输入或四个伪差分输入。ADC支撑最高50 kSPS的通道扫描速率。AD7176-2的无噪声位功用为17.2位(250 kSPS);20.8位(1 kSPS);以及21.7位(50 SPS)。
图2表明输入接地时的总体系有用均方根噪声。数据速率为250 kSPS时，有用均方根噪声约为30 μV rms.请注意，满量程时，本电路的线性度在±10 V输入下到达最佳状况，核算时满量程输入设为20 V p-p.
图2. 均方根输出噪声与输出数据速率的联系
有用分辨率以位数表明，折合到20 V满量程输入规模的核算公式为：
有用分辨率 = log2(FSR/均方根噪声)
有用分辨率 = log2(20 V/30 μV) = 19.3位
图3. 有用分辨率(均方根位数)与输出数据速率的联系
先将均方根噪声转化为峰峰值噪声近似值(均方根噪声乘以系数6.6)，有用分辨率便可转化为无噪声代码分辨率。核算结果约为2.7位，随后将其从有用分辨率中扣除，以得到无噪声代码分辨率。如本例所示，经核算后，19.3位有用分辨率相当于16.6位无噪声代码分辨率。这一结果与AD7176-2在无缓冲短路输入情况下，输出数据速率为250 kSPS时的17.2位无噪声位标准比较，大约有0.3位的差异。这是因为本例仅选用±10 V作为满量程规模，而非±12.5 V的最大值。
图4显现选用端点法取得的体系积分非线性，用满量程(FSR)的ppm表明。
图4. 积分非线性(INL，以FSR的ppm表明)与输入电压的联系
尽管本电路首要规划用于处理直流输入，但它也能转化低频沟通输入。其失真功用随模仿输入起伏的改动而改动。图5和图6别离显现-1 dBFS和-6 dBFS以及1 kHz正弦波情况下的功用。由Audio Precision 2700系列音频源发生的正弦波直接输入AD8475.
图5. AD8475至AD7176-2的FFT功用(1 kHz、-1 dBFS输入音、16384点FFT)
图6. AD8475至AD7176-2的FFT功用(1 kHz、-6 dBFS输入音、16384点FFT)
若要取得最佳的高分辨率体系功用，则超卓的印刷电路板(PCB)布局、接地以及去耦技巧是必不可少的。详细信息，请参阅攻略MT-031、攻略MT-101、AD8475数据手册及AD7176-2数据手册。欲检查完好原理图和印刷电路板的布局，请拜见CN-0310规划支撑包。
常见改动
图1所示电路中，AD8475所选增益为0.4.若挑选了0.8增益，则满量程规模将从±10 V下降到±5 V，导致灵敏度翻倍。
运用额定AD8475器材的第二条通道可衔接AD7176-2的AN0/AN1引脚。
ADR445基准电压源可替换为具有300 mV压差的ADR4550基准电压源。
电路评价与测验
设备要求
需求运用以下设备：
EVAL-AD7176-2SDZ评价板和软件
体系演示渠道(EVAL-SDP-CB1Z)
精细直流电压源
Audio Precision 2700系列(沟通输入)
PC(Windows 32位或64位)
7 V至9 V直流电源或壁式电源
软件装置
AD7176-2评价套件包含一张光盘，其间含有自装置软件。该软件兼容Windows XP (SP2)、Windows Vista和Windows 7(32位或64位)。假如装置文件未主动运转，可以运转光盘中的setup.exe文件。
请先装置评价软件，再将评价板和SDP板衔接到PC的USB端口，保证PC可以正确辨认评价体系。
完结光盘装置后，将EVAL-SDP-CB1Z(通过衔接器A或衔接器B)衔接到EVAL-AD7176-2SDZ，然后运用附送的电缆将EVAL-SDP-CB1Z衔接到PC的USB端口。
检测到评价体系后，承认呈现的一切对话框。这样就完结了装置。
设置与测验
有关运用软件和运转测验的完好详细信息，请参阅UG-478用户攻略。
图7显现测验设置的功用框图。
若要测验图1中的电路，硬件需求通过下文所述的细小改动：
信号从坐落J8端子板上的A2和A3输入端输入到AD8475.
改动衔接到方位C的SL9和SL10焊点，可将来自J8的A2和A3信号路由至AD8475输入端。
装置10 Ω (0603)阻值的R64和R74，将AD8475输出衔接至AD7176-2的AIN2和AIN3引脚。
移除板卡底部的R110和R120电阻(如UG-478用户攻略中所示)。
图7. 测验设置功用框图
