現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)虛擬接地的教程解析

本說(shuō)明是有關(guān)為現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)虛擬接地的教程。為了跟上當(dāng)今系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的復(fù)雜性，舊的鋼軌分割技術(shù)現(xiàn)在逐漸被更新的虛擬地面方法所取代。

鐵路分裂產(chǎn)生了一個(gè)人造的虛擬地作為參考電壓。它用于設(shè)置信號(hào)以匹配運(yùn)算放大器的“最佳點(diǎn)”。在那個(gè)最佳位置，運(yùn)算放大器具有最線(xiàn)性和無(wú)失真的特性。通常，最佳點(diǎn)出現(xiàn)在單個(gè)電源軌和地面之間的中心附近。在有多個(gè)信號(hào)的情況下，當(dāng)多路復(fù)用或切換信號(hào)時(shí)，虛擬地可以控制通道DC錯(cuò)誤。

“鐵路分裂者”是美國(guó)總統(tǒng)亞伯拉罕·林肯的昵稱(chēng)。這個(gè)名字源于他卑微的背景-小時(shí)候，他劈柴砍籬笆。我們大多數(shù)人與木材打交道的過(guò)程與LincolnLogs?玩具差不多。那是我們用來(lái)建造小木屋風(fēng)格建筑物的棕色小缺口木材。因?yàn)榱挚舷壬錾谛∧疚堇?，所以原木也以他的名字命名。他也是擁有美?guó)專(zhuān)利（＃6469）的唯一美國(guó)總統(tǒng)。

盡管很有趣，但這并不是我們正在討論的那種鐵路分割。在電子電路中，導(dǎo)軌是所有組件的通用電源和接地連接。許多組件，例如放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），都要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏置以便將其居中在軌之間的中間位置。這是一個(gè)虛擬的地面點(diǎn)，也被稱(chēng)為“鐵路分離器”。在較早的電子電路中，既有正電源又有負(fù)電源，因此信號(hào)偏置很容易-我們僅以接地為參考。典型的現(xiàn)代電路僅使用一個(gè)電源。例如，如果我們只有+5 V的地線(xiàn)和地，則可能需要一個(gè)2.5 V的中心偏置點(diǎn)（虛擬地）。如果我們僅需要一個(gè)不精確的偏置點(diǎn)，則需要兩個(gè)5％的電阻，如圖所示。 1a。如果偏置點(diǎn)很關(guān)鍵，

設(shè)置中頻偏置點(diǎn)。

在圖2所示的應(yīng)用中，我們希望匹配通道之間的DC電壓，以最大程度地減少切換點(diǎn)之后的建立時(shí)間。對(duì)于此應(yīng)用程序，我們需要多個(gè)匹配的偏置點(diǎn)。

多個(gè)精度匹配的偏置電源。

如果不需要MAX5490 / MAX5491 / MAX5492的精度為0.035％，我們建議使用圖3所示的電路。在該電路中，只需要1％的精度，但仍然重要的是所有偏置點(diǎn)是一樣的。

集成的虛擬地面軌道分配器。

MAX5437 / MAX5439是128步數(shù)字電位器，具有未分配的運(yùn)算放大器，如圖4所示。如果我們通過(guò)將三個(gè)SPI?串行端口引腳接地而忽略它們，則MAX5437 / MAX5439將以±1％的容差在中等規(guī)模上電。MAX5437具有50kΩ的端到端電阻，而MAX5439具有100kΩ的端到端電阻。它們都以14引腳TSSOP封裝提供。

MAX5437和MAX5439數(shù)字電位器。

MAX5437和MAX5439分別構(gòu)成了非常通用的虛擬地。如果我們有一個(gè)已知的非對(duì)稱(chēng)信號(hào)波形，則可以更改電位器位置，然后直流偏置電壓可以是128種不同電平中的任何一種。如果我們希望電壓步長(zhǎng)更小（更精確），則可以在電位計(jì)的頂部和底部添加電阻，將128步長(zhǎng)移到較小的范圍內(nèi)。另一種選擇是使用參考電壓來(lái)設(shè)置電位計(jì)端電壓。

由于無(wú)需使用MAX5437 / MAX5439運(yùn)算放大器，因此我們可以選擇調(diào)整增益和失調(diào)，提供反相甚至建立濾波器。MAX5437 / MAX5439可以采用±15 V電源供電。此外，這些運(yùn)算放大器還具有關(guān)斷功能引腳，這意味著該輸出可用于將多個(gè)器件多路復(fù)用在一起。在ADC要求將抖動(dòng)信號(hào)添加到信號(hào)的系統(tǒng)中，我們也可以添加抖動(dòng)信號(hào)。通過(guò)將抖動(dòng)信號(hào)注入圖3（圖中畫(huà)出了降噪電容器的地），我們將抖動(dòng)自動(dòng)應(yīng)用于所有多路復(fù)用器輸入。由于MAX5437 / MAX5439以無(wú)干擾的方式切換，因此電位器可以隨意在抽頭之間移動(dòng)。最重要的是，溫度系數(shù)僅為5 ppm /°C。

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