還有許多器件集成多路復用器、PGIA和ADC以形成完整的DAQ解決方案。實例有ADAS3022、ADAS3023和AD7124-8。
這些解決方案的選擇主要取決于輸入信號源的規(guī)格。AD7124-8針對需要極高精度的慢速應用而設計,例如溫度和壓力測量。ADAS3022和ADAS3023適用于相對較高帶寬的應用,例如過程控制或電力線監(jiān)控,但其功耗高于AD7124-8。
實現(xiàn)分立PGIA
一些系統(tǒng)可能有一兩個規(guī)格是上述集成器件無法滿足的。通常,若存在以下要求,則用戶需要利用分立器件構(gòu)建自己的PGIA:
·需要更高帶寬的多路復用系統(tǒng),掃描速率非常高
·超低功耗
·系統(tǒng)需要定制的增益或衰減
·高阻抗傳感器的低輸入偏置電流
·極低噪聲
設計分立PGIA常用的方法之一是使用具有所需輸入特性的儀表放大器,例如低噪聲AD8421,并搭配一個多路復用器來切換增益電阻以改變增益。
圖1.AD8421和用于切換增益的多路復用器
在這種配置中,多路復用器的導通電阻實際上與增益電阻串聯(lián)。該導通電阻隨漏極上的電壓而改變,這就帶來一個問題。圖2取自ADG1208數(shù)據(jù)手冊,展示了這種關系。
圖2.ADG1208的導通電阻與漏極電壓的關系
導通電阻和增益電阻的串聯(lián)組合導致增益出現(xiàn)非線性誤差。這意味著增益將隨共模電壓而變化,這是很不好的。例如,AD8421需要1.1 kΩ的增益電阻以獲得10倍增益。對于ADG1208,當源極或漏極電壓改變±15 V時,導通電阻變化幅度高達40Ω,由此產(chǎn)生的增益非線性誤差約為3%。若增益更大,該誤差將變得更加明顯,導通電阻甚至可能變得與增益電阻相當。
或者,可以使用低導通電阻的多路復用器來降低這種影響,但相應的代價是輸入電容會更高。表3通過比較ADG1208和ADG1408說明了這一點。
表3.多路復用器中導通電阻與電容的權衡
開關的輸入電容會導致圖1所示配置產(chǎn)生另一個問題,因為任何給定三引腳運放儀表放大器上的RG引腳都對電容非常敏感。開關電容可能導致該電路出現(xiàn)峰化或不穩(wěn)定。更大的問題是RG引腳上的電容不平衡導致交流共模抑制比(CMRR)降低,而CMRR是儀表放大器的一項關鍵規(guī)格。圖3中的仿真圖顯示了AD8421的增益引腳上使用不同多路復用器時CMRR的降低情況。該圖清楚地表明,隨著電容的增加,CMRR降幅更大。
