如何降低模拟量采集电路设计的复杂性 — ADI 最新、高集成度、高精度方案

作者：Saul Song 公司：骏龙科技

 

从19世纪以电力驱动的制造设备出现后，到现在的工业4.0工业自动化设备中，一直需要对现场仪表输出的电压电流进行采集。现场仪表输出的模拟信号有4-20mA、0-20mA、±10V、±5V、0-10V、0-5V等。自动化设备中的PLC、运动控制器、IO扩展模块模拟量的采集精度一般要求在0.1%，通道数据更新率为1kSPS。

在传统的模拟量采集电路设计需要用±15V给模拟前端供电、精密的采样电阻、双电源供电模拟开关、精密的运放及ADC。这些都造成模拟量采集设计的复杂度上升，并增加了BOM的成本。本文将介绍基于ADI AD411X方案，如何降低模拟量采集设计的复杂性，缩短开发周期。

 

一、传统的模拟量采集解决方案

传统的模拟量采集用模拟 开关+ 运放+ADC的方案 。

功能框图如下图：

该方案的特点如下：

• 整个方案的电压，电流精度最好可达0.1%（需要出厂校准）； • 需要提供±15V电源； • 需要精密电阻； • 模拟开关的逻辑控制脚需要隔离； • 需要ADC、ADC基准源、双电源供电模拟开关、精密运放。

 

二、ADI的模拟量采集解决方案

为降低模拟量采集的设计复杂度，ADI新出AD411X系列模拟量采集方案，AD411X是一款低功耗、低噪声、24位Σ-Δ型ADC，集成了模拟前端(AFE)，支持全差分或单端、高阻抗(≥1MΩ)双极性±10 V电压输入和0 mA至20 mA电流输入。

方案框图如下：

 

与传统方案对比： • AD411X有更高集成度，内含ADC、模拟开关、运放、精密电阻、基准源、内部时钟、开路检测功能。可减轻采购物料的难度。 • AD411X有更高的精度，电压采样精度可达 0.06%(在25度时)，电流采样精度可达 0.08% (在25度时)。 • AD411X出厂时已校准，并且芯片内部可自校准，可提高产线生产效率。 • AD411X只需要5V供电，可简化电源方案并节省成本。

 

AD4111性能特点： • 集成模拟前端的 24 位 ADC。 • ±10 V 输入，4 个差分或 8 个单端，输入阻抗大于1 MΩ 阻抗，25&d...