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Σ-Δ模/数转换器(ADC)的工作原理

2017-01-13 12:02:08      点击次数:
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Sinc?滤波器的低通函数
图10. Sinc³滤波器的低通函数。

SINC¹滤波器的建立时间为一个数据字。在上例中,1/60Hz = 16.7ms。由于数字输出滤波器降低了带宽,即使输出数据率低于原始采样率,也满足奈奎斯特准则。为实现这一目的,可保留特定的输入采样,而丢弃其余采样。该过程被称为以因子M(抽样比)进行抽样。如果输出数据率高于信号带宽的两倍,M可为任意整数值(图11)。如果输入采样频率为fs,则可将滤波器输出数据率降低至fs/M,不会损失信息。

抽样不会造成任何信息损失
图11. 抽样不会造成任何信息损失。

Maxim的Σ-Δ ADC

新型高度集成Σ-Δ ADC以最少数量的外部元件处理小信号。例如,MAX1402($12.7296)芯片包括众多功能,被作为片上系统(图12)。器件在工作模式下的静态电流低至250µA(关断模式下为2µA),480sps速率时的精度为16位,4800sps速率时的精度为12位。

MAX1402方框图
图12. MAX1402方框图。

MAX1402信号链包括:灵活的输入多路复用器(可设置为三路全差分信号或五路伪差分信号)、两个斩波放大器、可编程PGA(增益从1至128)、用于消除系统失调的粗调DAC、2阶Σ-Δ调制器。集成数字滤波器可配置为SINC¹或SINC³,对1位数据流进行滤波。通过SPI/QSPI™兼容、3线串行接口提供转换结果。

芯片还包括两路全差分输入通道(用于校准失调和增益)、两路匹配的200µA变送器激励电流(适合3线和4线RTD应用),以及两路用于测试所选变送器完整性的微小电流源。器件可编程,通过串行接口访问八个内部寄存器,以选择工作模式。设置SCAN控制位置位时,使能芯片根据命令或连续读取输入通道;输入通道用附加至每个转换结果的3位“通道识别码”表示。

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