4 Выбор элементной базы

4.1 Аналого-цифровой преобразователь

Назначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразовывать аналоговый сигнал, поступающий с коммутируемых каналов в цифровую форму. Так как по заданию в данном устройстве необходимо реализовать гальваническую развязку, то для уменьшения сложности и стоимости всего устройства применим АЦП с последовательным интерфейсом. Опираясь на вышесказанное, а также на требования технического задания, выберем в качестве АЦП микросхемуAD7895-10 фирмыAnalogDevices.

Основные параметры:

Разрядность: 12бит

Скорость обработки: 192KSPS

Количество входов: 1

Входное напряжение: ±10В

Напряжение питания: +5В

Максимальный потребляемый ток: 4мА

Максимальная потребляемая мощность: 20мВт

Интерфейс: последовательный

Опорное напряжение: +2,5В

Соотношение сигнал/шум: 70дБ

Тип корпуса: DIP,SOIC

Входное сопротивление: 24 кОм

Ниже представлены важные временные параметры микросхемы AD7895-10

Сравнивая микросхемуAD7895-10cеё ближайшими аналогамиAD7892 иAD7893 видно, что эти микросхемы имею большую потребляемую мощность 60мВт и 45 мВт, соответственно, при равном для всех трёх схем соотношении сигнал/шум. Хотя микросхемаAD7892 и имеет более высокую производительность (1,47мкс) по сравнению сAD7895 (3,8мкс) остановим свой выбор наAD7895 так как её производительности вполне хватает для решения поставленной задачи. Кроме этого данная микросхема имеет выводBUSYдля облегчения реализации асинхронного обмена данными.

На сегодняшний день микросхема AD7892 уже снята с производства.

4.2 Коммутатор каналов

Согласно техническому заданию, устройство сбора аналоговой информации должно иметь 8 дифференциальных каналов, следовательно, необходим коммутатор каналов (КК), отвечающий данным требованиям. Подобные устройства разных фирм имеют практически одинаковые характеристики, и я остановил свой выбор на устройстве ADG407 фирмыAnalogDevices.

Основные параметры:

Количество каналов: 8

Тип каналов: дифференциальные

< 160 нс

<150 нс

Одинарное питание:

Двойное питание:

Максимальный потребляемый ток: 0,5 мА

Разрешение работы(EN): 0->0В; 1->2,4 В (мин)

Сопротивление в открытом состоянии: 80Ом

В качестве аналогов данного устройства можно привестиADG406,DG406,DG407 и.т.д.

4.3 Инструментальный усилитель

Введение в схему инструментального усилителя (ИУ), обусловлено необходимостью, согласовать выходной сигнал коммутатора каналов(±10В, ±5В, ±2.5В, ±1.25В) с входным сигналом АЦП. Для этого между КК и АЦП установим ИУ с коэффициентом усиления равным “1”, “2”, “4”, “8” тем самым усилим входной сигнал до ±10В. Введение в схему ИУ обладающего очень большим входным сопротивлением позволяет нам достигнуть заданного техническим заданием значения входного напряжения всего устройства 10МОм.

Среди множества подобных устройств выберем ИУ AD622 фирмыAnalogDevices, так как он обладает широкой полосой пропускания, низкими шумами, малым потребляемым током, малой погрешностью коэффициента усиления, широким диапазоном рабочих температур и низким временем установления выходного сигнала, которое точно соответствует техническому заданию.

Основные параметры:

Напряжение питания: от ±2,6В до ±15В

Способ задания коэффициента усиления: резистор

, приG=2=50,5кОм

Диапазон коэффициента усиления: от 2 до 10000

Время установления: 10 мкс

Температурный диапазон: от -55 до 125 С

Максимальный потребляемый ток: 1,5 мА

Ширина полосы: 800Кгц (G=1)

Допуск на коэффициент усиления: 0,15%

Тип корпуса: DIP,SOIC

Сравнивая данную микросхему с похожим аналогом: AD620 видим, что потребляемый токAD620 составляет 1,3мА при времени установления 15мкс и допуске на коэффициент усиления 0,3%, следовательно по наиболее важному для нас показателю, а именно по времени установления данная схема проигрываетAD622, хотя и потребляет меньший ток.