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設(shè)計(jì)高精度工業(yè)傳感系統(tǒng)前端

2388725 2022-11-25 | pdf | 339.08KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

工業(yè)和過程控制應(yīng)用程序收集大量精確的溫度、壓力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，用于上游決策。設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是，這些應(yīng)用需要多個(gè)高精度通道，以在頻域中保持高精度。工業(yè)和過程控制應(yīng)用程序收集大量精確的溫度、壓力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，用于上游決策。設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是，這些應(yīng)用需要多個(gè)高精度通道，以在頻域中保持高精度。本文討論了精確、高性能工業(yè)傳感和信號轉(zhuǎn)換前端的關(guān)鍵組件和參數(shù)要求。由于噪聲是精度的??決定性因素，因此最終合適的解決方案解決了噪聲問題。本文討論了精確、高性能工業(yè)傳感和信號轉(zhuǎn)換前端的關(guān)鍵組件和參數(shù)要求。由于噪聲是精度的??決定性因素，因此最終合適的解決方案解決了噪聲問題。系統(tǒng)總覽系統(tǒng)總覽高精度 18 位工業(yè)傳感前端系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的隔離式多通道數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 結(jié)構(gòu)，可以管理工業(yè)信號電平。從輸入到輸出，要描述的多通道、高精度電路從一個(gè)八輸入多路復(fù)用器開始，可配置為單端或差分輸入通道（圖 1）。這些多路復(fù)用器輸入接收用于過程控制的各種傳感器輸入，例如來自溫度、壓力和光學(xué)傳感器的輸入。高精度 18 位工業(yè)傳感前端系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的隔離式多通道數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 結(jié)構(gòu)，可以管理工業(yè)信號電平。從輸入到輸出，要描述的多通道、高精度電路從一個(gè)八輸入多路復(fù)用器開始，可配置為單端或差分輸入通道（圖 1）。這些多路復(fù)用器輸入接收用于過程控制的各種傳感器輸入，例如來自溫度、壓力和光學(xué)傳感器的輸入。圖 1：用于多個(gè)傳感器輸入的八輸入、多通道、高精度電路從一個(gè)可配置為單端或差分輸入通道的輸入多路復(fù)用器開始。（圖片來源：邦妮·貝克）圖 1：用于多個(gè)傳感器輸入的八輸入、多通道、高精度電路從一個(gè)可配置為單端或差分輸入通道的輸入多路復(fù)用器開始。（圖片來源：邦妮·貝克）在圖 1 中，一個(gè)可編程增益儀表放大器 (PGIA)，表示為“PGA”，跟在輸入多路復(fù)用器之后，具有類似的輸入和輸出擺??動(dòng)電壓能力。多路復(fù)用器和 PGIA 級都能夠管理高達(dá) ±10 伏特的高壓輸入。在圖 1 中，一個(gè)可編程增益儀表放大器 (PGIA)，表示為“PGA”，跟在輸入多路復(fù)用器之后，具有類似的輸入和輸出擺??動(dòng)電壓能力。多路復(fù)用器和 PGIA 級都能夠管理高達(dá) ±10 伏特的高壓輸入。PGIA 的共模電壓和寬電壓輸出擺幅與 18 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的單電源輸入范圍不一致。為了準(zhǔn)備 ADC 的信號電壓范圍，系統(tǒng)需要一個(gè)漏斗放大器。漏斗放大器執(zhí)行三個(gè)功能：信號電平轉(zhuǎn)換、從單端到差分的轉(zhuǎn)換以及衰減以滿足單電源 18 位 ADC 的輸入要求。PGIA 的共模電壓和寬電壓輸出擺幅與 18 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的單電源輸入范圍不一致。為了準(zhǔn)備 ADC 的信號電壓范圍，系統(tǒng)需要一個(gè)漏斗放大器。漏斗放大器執(zhí)行三個(gè)功能：信號電平轉(zhuǎn)換、從單端到差分的轉(zhuǎn)換以及衰減以滿足單電源 18 位 ADC 的輸入要求。在 18 位 ADC 之后，數(shù)字隔離器提供電流隔離。這種隔離方式允許在每一側(cè)之間使用不同的共模電壓，而不會干擾信號保真度。在 18 位 ADC 之后，數(shù)字隔離器提供電流隔離。這種隔離方式允許在每一側(cè)之間使用不同的共模電壓，而不會干擾信號保真度。電路細(xì)節(jié)電路細(xì)節(jié)如上所述，隔離式多通道 DAQ 系統(tǒng)具有多路復(fù)用器、PGIA 級、ADC 放大器驅(qū)動(dòng)器和精密、全差分、逐次逼近寄存器 (SAR) ADC。該系統(tǒng)使用單個(gè) ADC 監(jiān)控八個(gè)通道。然而，ADC 驅(qū)動(dòng)器和 ADC 是主要的噪聲來源（圖 2）。如上所述，隔離式多通道 DAQ 系統(tǒng)具有多路復(fù)用器、PGIA 級、ADC 放大器驅(qū)動(dòng)器和精密、全差分、逐次逼近寄存器 (SAR) ADC。該系統(tǒng)使用單個(gè) ADC 監(jiān)控八個(gè)通道。