无人系统

图1所示电路是一款高度集成、16位、1 MSPS、多路复用、8通道、灵活的数字采集系统(DAS)，集成可编程增益仪表放大器(PGIA)，能够处理全范围工业级信号。

+5 V单电源为电路供电，高效率、低纹波升压转换器产生±15 V电压，可处理最高±24.576 V的差分输入信号(±2 LSBINL最大值、±0.5 LSB DNL典型值)。对于高精度应用，这款紧凑、经济型电路可以提供高精度和低噪声性能。

基于逐次逼近寄存器(SAR)的数据采集系统集成真正的高阻抗差分输入缓冲器，因此无需额外缓冲；缓冲通常用来减少基于容性数模转换器(DAC)的SAR模数转换器(ADC)产生的反冲。此外，该电路具有高共模抑制，无需外部仪表放大器；而通常存在共模信号的应用中需要用到仪表放大器。

ADAS3022是完整的16位、1 MSPS数据采集系统，集成如下器件：一个8通道、低泄漏多路复用器；一个具有高共模抑制的可编程增益仪表放大器级；一个精密低漂移4.096 V基准电压源；一个基准电压缓冲器；以及一个高性能、无延迟、16位SAR ADC。ADAS3022在每个转换周期结束时降低功耗，因此，工作电流和功耗与吞吐率成线性比例关系，使其成为低采样速率电池供电应用的理想选择。

ADAS3022 集成8路输入和1路COM输入；该COM输入可配置为8路单端通道、参考同一基准电压的8路通道、4路差分通道或单端和差分通道的不同组合。

图1所示电路中，经ADR434运算放大器缓冲后的AD8031低噪声基准电压源提供参考电压。 AD8031 能够以快速恢复的方式驱动动态负载，因此非常适合用作参考缓冲器。

ADP1613是一款DC-DC升压转换器，集成电源开关，在不影响 ADAS3022 性能的情况下为ADAS3022提供片内输入多路复用器以及可编程增益仪表放大器所需的±15 V高压电源。

本电路采用 ADAS3022、 ADP1613、ADR434和AD8031精密器件的组合，可同时提供高精度和低噪声性能。

图1显示的是高性能工业信号电平多通道数据采集电路，已针对快速通道间切换进行了优化。该电路能以最高18位分辨率处理16通道单端输入或8通道差分输入。

单通道采样速率高达1.33 MSPS，分辨率为18位。所有输入通道的通道间切换速率为250 kHz，具有16位性能。

信号处理电路与简单的4位增/减二进制计数器结合，提供无需FPGA、CPLD或高速处理器即可实现通道间切换的简单、高性价比方案。可编程设置计数器，使其递增或递减计数，实现顺序采样多个通道；也可加载固定的二进制字，用于单通道采样。

本电路是多通道数据采集卡的理想解决方案，可用于多种工业应用，包括过程控制和电力线监控。

对工业电平信号进行采样时，必须提供快速高分辨率转换 信息。通常，当采样速率达到500 kSPS时，模数转换器(ADC) 的分辨率可为14位至18位。图1所示电路是一款针对工业 电平信号采样进行优化的单电源系统，采用一个24位、 250 kSPS∑-△型ADC。两个差分通道或四个伪差分通道中的 每一个都能够在采样率为50kSPS时提供17.2位的无噪声代 码分辨率。

本电路利用内置激光微调电阻的创新型差分放大器实现衰 减和电平转换，利用低电源电压的精密ADC可以解决获取 ±5 V、±10 V和0 V至10 V的标准工业电平信号并进行数字 化处理的问题。本电路可应用于过程控制(PLC/DCS模 块)、医疗以及科学多通道仪器和色谱仪。

 

 

 

图1. 高性能旋变数字转换(RDC)电路原理示意图：未显示所有元件、连接和去耦

该电路具有创新的旋变转子驱动器，提供两种工作模式：高性能和低功耗。在高性能模式下，系统采用 12 V单电源供电，能够为旋转变压器提供6.4 V rms (18 V p-p)的驱动信号。在低功耗状态下，系统采用 6 V单电源供电，能够为旋转变压器提供3.2 V rms (9.2 V p-p)的驱动信号，且系统功耗小于100 mA。驱动器和接收器均提供有源滤波，可最大程度减少量化噪声的影响。

10位模式下，RDC的最大跟踪速率为3125 rps(分辨率= 21 弧分)；16位模式下为156.25 rps(分辨率= 19.8弧秒)。

图1所示电路是一款完整的无需调节的线性可变差分变压器(LVDT)信号调理电路。该电路可精确测量线性位移(位置)。

LVDT是高度可靠的传感器，因为其磁芯能够无摩擦滑动，并且与管内部无接触。因此，LVDT适合用于飞行控制反馈系统、伺服系统中的位置反馈、机床中的自动测量以及其他各种注重长期稳定性的工业和科研机电应用中。

本电路采用AD598LVDT信号调理器，包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信号。AD598还可将副边输出转换为直流电压。 AD8615 轨到轨放大器缓冲AD598的输出，并驱动低功耗12位逐次逼近型模数转换器(ADC)。系统动态范围为82 dB，带宽为250 Hz，非常适合精密工业位置和计量应用。

采用±15 V电源供电时，系统的信号调理电路功耗仅为15 mA；采用+5 V电源供电时，功耗为3 mA，是远程应用的理想选择。该电路可从300英尺外远程操作LVDT，且其输出最远可驱动1000英尺。

本电路笔记讨论LVDT基本操作理论和设计步骤，用于优化图1中带宽给定的电路，包括噪声分析和器件选型方面的考虑。

图1所示电路是一款完整的无需调节线性可变差分变压器 (LVDT)信号调理电路。该电路可精确测量线性位移(位 置)。

LVDT是高度可靠的传感器，因为其磁芯能够无摩擦滑 动，并且与管内部无接触。因此，LVDT适合用于飞行控 制反馈系统、伺服系统中的位置反馈、机床中的自动测量 以及其他各种注重长期稳定性的工业和科研机电应用中。

本电路采用AD698LVDT信号调理器，包含一个正弦波振荡 器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信 号。AD698还可将副边输出转换为直流电压。AD8615轨到 轨放大器缓冲AD698的输出，并驱动低功耗12位逐次逼近型 模数转换器(ADC)。系统动态范围为82 dB，带宽为250 Hz， 非常适合精密工业位置和计量应用。

采用±15 V电源供电时，系统的信号调理电路功耗仅为15 mA； 采用+5 V电源供电时，功耗为3 mA。

本电路笔记讨论LVDT基本操作理论和设计步骤，用于优 化图1中带宽给定的电路，包括噪声分析和器件选型方面 的考虑。

图1中的电路可精确地将400 MHz至6 GHz RF输入信号转换为相应的数字幅度和数字相位。该信号链可实现0°到360°相位测量，900 MHz时精度为1°。该电路采用一个高性能正交解调器、一个双通道差分放大器以及一个双通道、差分、16位、1 MSPS逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。

图 1 所示电路是一款完整的线性可变差分变压器 (LVDT) 信 号调理电路，可精确测量距离机械参考点的线性位置或线 性位移。模拟域中的同步解调用于提取位置信息并抑制外 部噪声。 24 位、 Σ-△ 模数转换器 (ADC) 可数字化位置输出信 息，以实现高精度。

LV D T 在活动核心和线圈组件之间采用电磁耦合。这种非 接触式 ( 因而是无摩擦的 ) 工作方式是它们广泛用于航空航 天、过程控制、机器人、核、化学工厂、液压、动力涡轮 以及其他恶劣工作环境和要求具备长工作寿命与高可靠性 应用的主要原因。

包括 LV D T 激励信号在内的整个电路功耗仅为 10 mW 。电路 激励频率和输出数据速率均为 SPI 可编程。该系统允许在可 编程带宽和动态范围之间进行权衡取舍， 支持 1 kHz 以上的 带宽，且在 20 Hz 带宽时具有 100 dB 动态范围，是精密工业 位置和计量应用的理想之选。