DN219: 24 位ADC可测量从直流电到日光的各类信号

在智能传感器领域，对各类物理现象进行测量已成为日益重要的需求。以下电路通过八个例子展现了 LTC®2408感知现实世界物理现象的灵活性。LTC2408的八个输入在此以多种方式使用。如果没有LTC2408出色的动态范围，这些方式将难以实现。

所有示例均采用单端检测和极少的外部电路。所示电路的输入涵盖高压直流电、紫外光等各类信号。输出数据呈现了所有交流输入信号的幅度或功率水平。

CH0使用合适的，功率为1W，额定耐压值为1000V的电阻，能够测量-60V至1000V单一量程内的直流电压。无需自动量程调整。

CH1 将LT®1792 FET输入放大器用作静电计，适合低频应用，例如pH值测量。源阻抗非常高的物理现象无法直接驱动开关电容转换器。在这种情况下，某种形式的缓冲是有必要的。

CH2 连接一个精密整流器，依靠LTC2408的sinc4数字滤波器对所产生的半波整流信号进行积分。此电路可在60Hz、120Hz及400Hz至1000Hz的频率下使用，效果良好。超过1000Hz时，放大器过冲和增益/带宽将开始影响结果。动态范围受LTC1050失调电压的限制。受噪声限制，系统的动态范围约为五个数量级。借助稳定的信号源，可以测量磁阻、磁导率或涡流损耗等参数。如果在另一个通道上使用第二个精密整流器，便可实现比率式操作。

CH3 和 CH4 用于RTD温度检测，分辨率约为0.03°C。对于3线RTD，CH4可检测驱动引线上的电压降。从CH3的读数中减去2 × CH4的读数，便得到传感器的真实读数。如果一个2线RTD位于LTC2408附近，则CH4可用于测量另一个信号。

通过采用RTD来检测50Ω负载电阻的温度，可以在音频到GHz频率的范围内，利用热效应以较高的精度测量真实的RMS/RF输入功率。

在实践中，必须将RTD与适当的电阻（非电感式、低TC且能够承受与RTD相同的温度范围(850°C)）相结合。然后，必须将该组件安装在一个仅允许直接热传导的绝缘外壳内。

应消除热对流和辐射。绝缘材料、填充物、粘合剂和任何衬底材料都必须能够承受极端温度循环的考验。功率范围中心的分辨率约为1/1000。电阻或传感器的最高温度（以较低者为准）会限制可测量的最大功率水平。可分辨的最小功率水平受LTC2408噪声(1.5μV_RMS)的限制。这种宽带交流检测的基本方法可以针对高功率或低功率水平进行调整。具体的物理实现方式决定了最终结果。

最好使用RTD来实现，也可以使用热电偶或热敏电阻，但精度较低。这种技术测量的是功率，因此其动态范围相对有限。当将测量结果换算回信号幅度时，信号的动态范围约为转换器动态范围的平方根。

CH5 连接一个半桥式热敏电阻，用于检测通道3和4上基于RTD的热功率测量方案的外壳温度。热敏电阻在有限的温度范围内具有非常好的分辨率。虽然精度受自热效应和热敏电阻特性的限制，但分辨率可以达到0.001°C。

CH6直接连接到一个红外热电偶，既能进行非接触式温度测量，也可用于检测高强度红外光。此类传感器与LTC2408一起使用时，分辨率与常规热电偶相当。J型热电偶的分辨率约为0.03°C。相比常规热电偶，此类器件的温度范围更有限，通常仅用于特定温度区间。请注意，传感器的输出阻抗为3kΩ。因此，通常配合热电偶使用的开路检测方案在此无法使用。此类器件不需要冷端补偿。此外，常规热电偶可直接连接到LTC2408（未显示），冷端检测可由其他通道上的另一个温度传感器提供，或者使用 LT1025进行冷端补偿。

CH7用于通过光电二极管电流来检测日光。此电路的分辨率为300pA，其光学动态范围覆盖六个数量级。

本应用旨在展示LTC2408灵活处理各类信号的能力。它既能处理高电平信号，也能处理极低电平的信号，使得设计复杂度大大降低。

许多其他单端检测方案可直接连接到LTC2408。对于差分信号，也可通过仪表放大器来处理，LTC也提供了这方面的产品。

作者

Derek Redmayne