Несимметричное преобразование в дифференциальное и применение АЦП

Я не совсем знаком с вещами, которые собираюсь описать. Итак, мне нужна помощь здесь.

Я хочу интегрировать АЦП AD4001 в плату, которую сейчас разрабатываю. Дело в том, что у меня аналоговый сигнал несимметричный и мне нужно, чтобы он был дифференциальным для входа в АЦП. В техническом описании AD4001 предлагается схема применения, показанная на рисунке, который я прикрепляю.

введите описание изображения здесь

Основываясь на техническом описании AD4001, я выбрал дифференциальный усилитель ADA4940 для преобразования моего аналогового сигнала в его дифференциальный. Я скачал модель SPICE с ее сайта и запустил с помощью LTSpice. Прилагаю его схему.

введите описание изображения здесь

Мой аналоговый входной сигнал составляет 0-5 вольт, поэтому я использовал источник напряжения со смещением 2,5 В постоянного тока и амплитудой 2,5 В. Затем 2,5 В для VOCM и 5 В для VS. Выходные сигналы, которые я получаю, следующие:

введите описание изображения здесь

Сине-красный дифференциальный выход соответствует зеленому входу? Как он связан с VOCM? Я не могу понять, как исходный сигнал может быть сформирован на основе его дифференциального сигнала.

Это правильный вход для АЦП для моего аналогового входа? Я читал, что АЦП преобразует разницу между положительным и отрицательным сигналами, но их разница никогда не достигает 5В.

Также хотелось бы одинарную систему питания (5 В постоянного тока). Но мой аналоговый сигнал 0-5В. Означает ли это, что реализовать такую ​​схему невозможно, так как Vref достигает ~4 В, или я мог бы подключить 5 В к Vref и V+ усилителя?

Почему вы используете дифференциальный АЦП, когда сигнал, который вы пытаетесь измерить, уже привязан к земле? Это не имеет никакого смысла.
Мне нужен интерфейс SPI, интегрированный в АЦП, и пропускная способность как можно ближе к 5 MSPS. Я нашел AD4001 с SPI и 2 MSPS и подумал, что он соответствует...
Это глупая причина, чтобы выбрать неудобную деталь. Должно быть много SPI A/D на выбор. Кроме того, можете ли вы просто заземлить отрицательный дифференциальный вход аналого-цифрового преобразователя? Я не смотрел на таблицу данных, чтобы увидеть, возможно ли это. Часто дифференциальный вход является опцией , а не требованием.

Ответы (1)

Я читал, что АЦП преобразует разницу между положительным и отрицательным сигналами, но их разница никогда не достигает 5В.

Ваш несимметрично-дифференциальный усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению, равный 1, поэтому при входе 5Vpp дифференциальный выходной сигнал равен 5Vpp. Чтобы получить 5Vpp на каждом входе АЦП, вам необходимо усиление по напряжению, равное 2, что дает дифференциальный выходной сигнал 10Vpp.

Я хотел бы одинарную систему питания (5 В постоянного тока). Но мой аналоговый сигнал 0-5В. Означает ли это, что реализовать такую ​​схему невозможно, так как Vref достигает ~4 В, или я мог бы подключить 5 В к Vref и V+ усилителя?

Один источник питания 5 В будет работать в качестве опорного напряжения, если усилитель имеет выходной сигнал Rail-to-Rail. Однако вблизи шин питания будет присутствовать некоторая нелинейность, и может быть трудно добиться достаточной стабильности опорного напряжения. Поэтому может быть лучше использовать более низкое опорное напряжение и уменьшить диапазон входного напряжения АЦП для соответствия.

Как правило, нет необходимости (и даже нежелательно) «максимально» использовать входной диапазон АЦП. Использование опорного напряжения 4,096 В с диапазоном дифференциального сигнала 5 В (вместо теоретического максимума 8,192 В) приводит к потере разрешения менее 1 бита. Однако, если вам нужен полный набор кодов, просто отрегулируйте коэффициент усиления усилителя, чтобы получить его.

Спасибо, Брюс. Итак, если бы я мог получить стабильное опорное напряжение 5 В (например, на выходе регулятора напряжения), то мое опорное напряжение должно быть в порядке, верно? И если я хочу, чтобы входной диапазон АЦП был от 0 до 5 В как несимметричный, как мне настроить всю схему? Должен ли я вводить несимметричный сигнал от 0 до 5 В на +IN дифференциального усилителя и увеличивать его усиление до 2, чтобы получить 10 В пик-пик для дифференциального входа АЦП (5 В пик-пик для каждого входа)? Вот как это работает? Должен ли каждый из дифференциальных входов АЦП иметь 5Vpp, чтобы получить правильный результат?
Да, питание 5 В в порядке, если оно хорошо отрегулировано. Увеличьте R1 и R3 до 2k, чтобы получить усиление x2. Несимметричный вход 0-5В составляет +-2,5В относительно Vcc/2, поэтому я думаю, что R4 должен быть подключен к +2,5В, а не к земле (к сожалению, я не могу это проверить, потому что у меня нет LTspice). модель для ADA4940). На каждый вход АЦП должно поступать напряжение 5 В (размах), что и происходит при усилении x1 и 10 В (+-5 В) на входе несимметричного операционного усилителя.
Несимметричное преобразование в дифференциальное и применение АЦП
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v