电路功能与优势
越来越多的运用要求数据收集体系有必要在极高环境温度下可靠地作业，例如井下油气钻探、航空和轿车运用等。图1所示电路是一个16位、600 kSPS逐次迫临型模数转化器
(ADC)体系，其所用器材的额外温度、特性测验温度和功能确保温度为175°C.许多此类恶劣环境运用都选用电池供电，因而该信号链针对低功耗而规划，一起依然坚持高功能。
AD7981 ADC需求2.4 V至5.1 V的外部基准电压源，本运用挑选的基准电压源为微功耗2.5 V精细基准源ADR225，后者也通过了高温作业认证，并具有十分低的静态电流(210°C时最大值为60μA)。
本电路运用低功耗(600 kSPS时为4.65μA)、耐高温PulSAR ADC AD7981，它直接从耐高温、低功耗运算放大器AD8634驱动。
本规划中的一切IC封装都是专门针对高温环境而规划，包含单金属线焊。此外，本规划说明了无源元件、印刷电路板(PCB)资料和建构技能的挑选，以使其能在极点温度下作业，而且供给了完好的规划支撑包，包含物料清单、原理图、安装和布局文件。
图1.耐高温数据收集体系(原理示意图：未显现去耦和一切衔接)
电路描绘
模数转化器
本电路的中心是16位、低功耗、单电源ADC AD7981，它选用逐次迫临架构，最高支撑600 kSPS的采样速率。如图1所示，AD7981运用两个电源引脚：内核电源(VDD)和数字输入/输出接口电源(VIO)。VIO引脚能够与1.8 V至5.0 V的任何逻辑直接接口。VDD和VIO引脚也能够连在一起以节约体系所需的电源数量，而且它们与电源时序无关。
在两次转化之间，AD7981主动关断以节约功耗。因而，功耗与采样速率成线性比例关系，使得该ADC对凹凸采样速率(乃至低至数Hz)均合适，而且可完成十分低的功耗，支撑电池供电体系。此外，能够运用过采样技能来提凹凸速信号的有用分辨率。
AD7981有一个伪差分模仿输入结构，可对IN+与IN?输入之间的真差分信号进行采样，并按捺这两个输入共有的信号。IN+输入支撑0 V至VREF的单极性、单端输入信号，IN?输入的规模受限，为GND至100 mV.AD7981的伪差分输入简化了ADC驱动器要求并下降了功耗。AD7981选用10引脚MSOP封装，额外温度为175°C.图2给出了衔接示意图。
图2. AD7981衔接图
ADC驱动器
AD7981的输入可直接从低阻抗信号源驱动;但是，高源阻抗会明显下降功能，尤其是总谐波失真(THD)。因而，引荐运用ADC驱动器或运算放大器(如AD8634)来驱动AD7981输入，如图3所示。在收集时刻开始时，开关闭合，容性DAC在ADC输入端注入一个电压毛刺(反冲)。ADC驱动器协助此反冲稳定下来，并将其与信号源相阻隔。
低功耗(1.3 mA/放大器)双通道精细运算放大器AD8634合适此使命，由于其超卓的直流和沟通特性对传感器信号调度和信号链的其他部分十分有利。尽管AD8634具有轨到轨输出，但输入要求从正供电轨到负供电轨具有300 mV裕量。
此裕量要求使得负电源成为必要，所选负电源为?2.5 V.
AD8634供给额外温度为175°C的8引脚SOIC封装和额外温度为210°C的8引脚FLATPACK封装。
图3. SAR ADC前端放大器和RC滤波器
ADC驱动器与AD7981之间的RC滤波器衰减AD7981输入端注入的反冲，并约束进入此输入端的噪声带宽。不过，过大的限带或许会添加树立时刻和失真。最佳RC值的核算首要根据输入频率和吞吐速率。关于所示实例，R = 85Ω且C = 2.7 nF是最佳值，发生693 kHz的截止频率。具体核算拜见Analog Dialogue文章：精细SAR型模数转化器的前端放大器和RC滤波器规划。
本电路中，ADC驱动器为单位增益缓冲装备。添加ADC驱动器增益会下降驱动器带宽，延伸树立时刻。这种情况下或许需求下降ADC吞吐速率，或许在增益级之后再运用一个缓冲器作为驱动器。
基准电压源
ADR225 2.5 V基准电压源在时210°C仅耗费最大60μA的静态电流，并具有典型值40 ppm/°C的超低漂移特性，因而十分合适用于该低功耗数据收集电路。ADR225的初始精度为±0.4%，可在3.3 V至16 V的宽电源规模内作业。
像其他SAR ADC相同，AD7981的基准电压输入具有动态输入阻抗，因而有必要运用低阻抗源驱动，REF引脚与GND之间应有用去耦，如图4所示。除了ADC驱动器运用，AD8634相同合适用作基准电压缓冲器。
运用基准电压缓冲器的另一个优点是，基准电压输出端噪声可通过添加一个低通RC滤波器来进一步下降。在该电路中，49.9Ω电阻和47μF电容供给大约67 Hz的截止频率。
图4. SAR ADC基准电压缓冲器和RC滤波器
转化期间，AD7981基准电压输入端或许呈现高达2.5 mA的电流尖峰。在尽或许接近基准电压输入端的当地放置一个大容值储能电容，以便供给该电流并使基准电压输入端噪声坚持较低水平。一般运用低ESR、10μF或更大的陶瓷电容，但关于高温运用，没有陶瓷电容可用。因而，挑选一个低ESR、47μF钽电容，其对电路功能的影响极小。
