高阻抗高CMR、±10V模擬前端信號(hào)調(diào)理電路圖

　　電路功能與優(yōu)勢(shì)

　　圖1所示電路是一個(gè)完整的模擬前端，它利用一個(gè)16位差分輸入PulSAR? ADC對(duì)±10 V工業(yè)級(jí)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。該電路僅利用兩個(gè)模擬器件，來(lái)提供一路具有高共模抑制（CMR）性能的高阻抗儀表放大器輸入、電平轉(zhuǎn)換、衰減和差分轉(zhuǎn)換功能。由于具有高集成度，該電路可節(jié)省印刷電路板空間，為常見的工業(yè)應(yīng)用提供高性價(jià)比解決方案。

　　在過(guò)程控制和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，典型的信號(hào)電平最高可達(dá)±10 V。而來(lái)自熱電偶和稱重傳感器等傳感器的信號(hào)輸入則較小，因此常常會(huì)遇到大共模電壓擺幅，這就需要靈活的模擬輸入，它能以高共模抑制性能處理大小差分信號(hào)，同時(shí)具有高阻抗輸入。

　　圖1. 適合工業(yè)過(guò)程控制應(yīng)用的高性能模擬前端（原理示意圖：所有連接和去耦均未顯示）

　　用現(xiàn)代低壓ADC處理工業(yè)級(jí)信號(hào)時(shí)，必須進(jìn)行衰減和電平轉(zhuǎn)換。此外，全差分輸入ADC具有以下優(yōu)勢(shì)：良好的共模抑制性能，更少的二階失真產(chǎn)物，以及簡(jiǎn)化的直流調(diào)整算法。因此，工業(yè)信號(hào)需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步調(diào)理才能與差分輸入ADC正確接口。

　　圖1所示電路是一個(gè)完整且具有高集成度的模擬前端工業(yè)級(jí)信號(hào)調(diào)理器，僅使用兩個(gè)有源器件來(lái)驅(qū)動(dòng)差分輸入16位PulSAR ADC AD7687 ：精密儀表放大器（片內(nèi)集成兩個(gè)輔助運(yùn)算放大器） AD8295 precision in-amp （with two on-chip auxiliary op amps） 和電平轉(zhuǎn)換器/ADC驅(qū)動(dòng)器AD8275 。低噪聲2.5V XFET?基準(zhǔn)電壓源 ADR431 為ADC提供基準(zhǔn)電壓。

　　AD8295是一款精密儀表放大器，片內(nèi)集成兩個(gè)非專用信號(hào)處理放大器和兩個(gè)精密匹配的20 kΩ電阻，采用4 mm × 4 mm封裝。

　　AD8275是一款G = 0.2差動(dòng)放大器，可以用來(lái)衰減±10 V工業(yè)信號(hào)，衰減后的信號(hào)可以與單電源低壓ADC輕松接口。AD8275在該電路中執(zhí)行衰減和電平轉(zhuǎn)換功能，可以保持良好的CMR，無(wú)需任何外部元件。

　　AD7687是一款16位逐次逼近型ADC，采用2.3 V至5.5 V的單電源供電。它采用差分輸入，具有良好的CMR，并且能夠簡(jiǎn)化SAR ADC的使用。