隨著工業領域對數據采集系統需求的日益增長，這些系統在檢測溫度、流量、液位和壓力等物理量方面扮演著至關重要的角色。為了滿足不斷提高的精度和速度要求，選擇合適的放大器電路和模數轉換器(ADC)成為了構建高質量數據采集系統的基石。代理銷售ADI旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能將介紹如何利用LTC6373可編程增益儀表放大器(PGIA)與高分辨率ADC AD4020相結合，實現高效的數據采集解決方案。

輸入驅動器的重要性

ADC的輸入驅動器不僅負責緩沖和放大輸入信號，還需根據需要添加偏置或生成全差分信號以匹配ADC的輸入電壓范圍及共模電壓要求。這一過程中，原始信號的完整性至關重要。PGIA因其靈活性和高性能而成為理想的輸入驅動器選擇。本文將以LTC6373為例，探討其如何優化數據采集系統的整體性能。

LTC6373特性概述

LTC6373是一款專為高精度數據采集系統設計的PGIA，具備以下特點：

增益范圍廣：從0.25到16 V/V，適應多種應用場景。

高直流精度：增益誤差僅0.012%（最大值），增益誤差漂移1 ppm/°C（最大值）。

低噪聲和失真：輸入噪聲密度8 nV/√Hz（G = 16），總諧波失真(THD)極低。

寬頻帶支持：即使在最高增益設置下仍能提供高達4 MHz的帶寬。

靈活的供電電壓：支持±4.5V至±18V的電源電壓范圍，適用于各種環境條件。

實際應用案例分析

圖1展示了使用LTC6373驅動AD4020 ADC的示例電路。該配置中，LTC6373采用直流耦合方式直接驅動ADC，無需變壓器，簡化了電路設計。增益通過A2/A1/A0引腳設定，范圍為0.25 V/V至16 V/V。輸出共模電壓通過VOCM引腳調整至VREF/2，確保輸出信號符合ADC的共模電壓要求。

圖1

在該電路中，LTC6373的輸出端與ADC輸入端之間的RC網絡形成了一個單極點低通濾波器，有效降低了由ADC輸入電容切換引起的電流尖峰，并限制了寬帶噪聲的影響。實驗數據顯示，在1.8 MSPS吞吐率下，當濾波器電阻RFILTER設為442Ω時，可以獲得良好的信噪比(SNR)和總諧波失真(THD)性能。

性能評估與優化

圖2展示了LTC6373驅動AD4020 SAR ADC時的SNR和THD表現。結果表明，在不同吞吐率條件下，適當調整RFILTER值可以進一步優化系統性能。例如，在1 MSPS或更低吞吐率時，建議將RFILTER設為887Ω以獲得最佳效果。

圖2

此外，盡管LTC6373可以直接驅動大多數具有差分輸入的SAR ADC，但在某些高要求的應用場景中，可能需要在LTC6373與ADC之間加入額外的ADC驅動器來提升信號鏈的線性度。

結論

圖1所示電路針對快速且高精度的數據采集系統進行了優化，LTC6373憑借其卓越的特性和廣泛的增益調節能力，能夠有效地調理傳感器輸出信號，確保數據采集過程中的精確度和穩定性。借助ADI Precision Studio等在線工具的支持，工程師們可以更加便捷地進行此類放大級、濾波器及線性電路的設計工作，從而加速產品開發周期并提高最終產品的市場競爭力。如需LTC6373和AD4020產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。