假设要规划一种担任丈量多个模仿电压 (但不是一切一起丈量) 的体系,您可以通过把丈量成果多路复用为单个输出信号来简化下流电路,随后选用同享组件对原始电压电平进行串行处理和数字化。这么做的优点是信号链路组件的数目和尺度将比选用“按每个通道进行规划”时所需的小得多。正确地完成一种多路复用解决计划需求留意几个细节,特别是假设您期望在通道之间完成快速切换、进行精确的丈量和坚持低功耗。
多路复用增加了组合信号的频率含量,这是因为当每次多工器切换通道,多路转化信号都将改动数值。即便输入信号并没有快速地改动,多路转化信号也会快速改动,因而坐落多工器之后的任何电路都必须对这些转化做出快速呼应。例如,假使输出信号在读取下一个通道之前未彻底安稳至方针精确度,则某个给定通道的丈量值会取决于前一个通道的数值,这相当于通道至通道串扰。
因为多工器的导通电阻不是零,因而常常需求选用一个运放来缓冲输出。图 1 示出了一款多路转化的电路,其在 MUX 之前给每个通道布设一个运放,而在 MUX 之后则安顿一个同享运放。这儿咱们考虑的是下流同享运放的功用。
图 1:多路转化的体系。坐落输入端的 LT6011 缓冲器具有高输入阻抗。坐落 MUX 之后的LT6020 能在 MUX 改动通道时快速转化。LT6020 特别的输入电路可防止在 MUX 输入端上呈现电压毛刺。
具有低功耗的运放之速度往往很慢。特别地,运放的摆率一般与运放的电源电流严密相关。这是因为可用于给内部电容器充电的电流占运放总电源电流的一个固定份额。
6020运放的摆率要比您依据其低电源电流所估计的高得多。该器材完成这一特殊功用的办法是依据输入阶跃的巨细来调理摆率,因而大输入阶跃和小输入阶跃的处理速度相同快。图 2a 和 2b比较了 LT6020 和一款具有类似功耗的传统运放关于瞬态阶跃呼应的影响。关于传统的运放,大信号呼应比小信号呼应慢得多。但是 LT6020 对一个 10V 阶跃和一个 200mV 阶跃的呼应相同洁净。因为具有这种快速转化和敏捷安稳至一个新数值的才干,加上依然仅吸收 100A 的电源电流,因而使得 LT6020 成为布设在多工器之后的缓冲器之上佳挑选。
即便安放在多工器之后的运放满足快,但还有另一个重要细节常常被忽视。大多数高精度运放都具有跨接在输入级两头的内部维护二极管,旨在防止给输入级上灵敏的双极晶体管施加反向偏置。当多工器从一个通道切换至下一个通道时,一个终端上的输入电压快速改动,而输出 (因而包含反应节点) 则没有改动。这将导致一个大的电流尖峰流过内部维护二极管。这个电流来自哪里呢? 其必定来自于衔接至多工器之输入的电路。假设该电路为高阻抗,或许速度缓慢,那么此电流尖峰将引起一个电压毛刺。体系的输出随后将企图跟从该输入电压毛刺,所以直到此电压毛刺自行化解之后输出才干精确地安稳。
LT6020 运放供给了一款针对该问题的共同解决计划。其输入器材不只十分精确,并且具有满足的巩固性以容许超越 5V 的反向偏置。所以,担任维护输入的是一对背对背齐纳二极管,而不是内部维护二极管。因而,关于 5V 或以下的输入阶跃,不会呈现电流尖峰。如图 3a 和 3b 所示,LT6020 运放在传感器的输出上简直未引起电压毛刺,而传统的高精度运放 (以 LT6011 为例) 则会引起一个大的电压毛刺。
把高精度信号正确地多路复用为一个输出信号需求慎重地重视细节。LT6020 使用一组共同的特性简化了多路复用解决计划的规划。例如,其摆率与处于这种低电源电流水平的其他运放比较要快得多,从而使之可以对通道改动做出快速呼应。别的,其共同的输入维护计划还可防止呈现电流尖峰,而当选用传统的高精度运放时,这种电流尖峰将在通道切换期间引起上游搅扰。
18新利