CN214480553U - 一种大幅度模拟输入adc接口实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及模数转换装置技术，具体涉及一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，包括依次连接的高共模增益差分放大模块，模数转换模块和数据处理模块；高共模增益差分放大模块包括两个差分放大器AD628以及外围元件；模数转换模块包括ADR431和AD7450；数据处理模块包括Arduino Nano单片机。该装置通过双电源供电达到大幅值信号输入；拟制输入信号中的的共模信号。该装置将CMRR、失调电压、漂移和噪声等技术指标改善0.707倍。
Description
技术领域
本实用新型属于模数转换装置技术领域，特别涉及一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置。
背景技术
模拟数字转换器即A/D转换器，简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
模数转换一般要经过采样、量化和编码这几个步骤。采样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输
模数转换电路的主要技术指标有分辨率，转换误差和转换时间。分辨率以输出二进制(或十进制)数的位数来表示。它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，包括依次连接的高共模增益差分放大模块，模数转换模块和数据处理模块；高共模增益差分放大模块包括两个差分放大器AD628以及外围元件；模数转换模块包括ADR431和AD7450；数据处理模块包括Arduino Nano单片机。
在上述大幅度模拟输入ADC接口实验装置中，差分放大器AD628拟制了输入端VA和VB上的共模电压，两个AD628差分放大器反接，差分输出V1-V2是输入信号的衰减形式。
在上述大幅度模拟输入ADC接口实验装置中，ADR431提供参考电压VR且由ADC和放大器共享，用于设置共模输出电压。
在上述大幅度模拟输入ADC接口实验装置中，AD7450与Arduino Nano单片机通过SPI口连接读取数据并处理。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、通过双电源供电达到大幅值信号输入；
2、改善了CMRR、失调电压、漂移和噪声等技术指标；
3、拟制输入信号中的的共模信号。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例系统组成框图；
图2是本实用新型一个实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
本实施例一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，在双电源供电的条件下，提供了高达±10V的信号输入幅值，且改善了失调电压、漂移和噪声等技术指标。
本实施例是通过以下技术方案来实现的，一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，包括以下模块：高共模增益差分放大模块，模数转换模块和数据处理模块。
高共模增益差分放大模块，模数转换模块，数据处理模块依次连接。提供了双电源供电条件下高达±10V的大幅度模拟输入与单电源供电条件下的小幅度差分ADC之间的接口，如图1所示。
如图2所示，高共模增益差分放大模块由两个差分放大器AD628及外围元件组成。差分放大器拟制了输入端VA和VB上的共模电压，两个AD628差分放大器反接，差分输出V1-V2是输入信号的衰减形式。电容器C跨接在两个CFILT引脚之间，用于对差分信号(V1-V2)进行低通滤波。
并且，模数转换模块由由AD7450及ADR431组成。在模数转换模块中，ADR431提供参考电压，AD7450拟制差分放大器输出端的残余共模信号，完成数模转换。参考电压VR由ADR431提供并且由ADC和放大器共享，它用来设置共模输出电压。模数转换模块的电压输入是高共模增益差分放大模块的输出电压。AD7450可以很容易拟制差分放大器输出端的残余共模信号。
并且，数据处理模块的电压输入是模数转换模块的输出电压，数据处理模块由一个Arduino微处理器组成，数据处理模块由Arduino连接读取数据。AD7450与Arduino通过SPI口连接读取数据并处理。
具体实施时，一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，包括高共模增益差分放大模块，模数转换模块，数据处理模块依次连接。本实施例通过双电源供电的方式，具有模拟输入范围大、噪声小的特点。
高共模增益差分放大模块由两个AD628差分放大器和外围元件电阻与电容组成。电容C1用于对差分信号(V1-V2)进行低通滤波。其-3dB极点频率为fp＝1/(40000π·C)，两个AD628差分放大器反接。差分输出V1-V2是输入信号的衰减形式：V1-V2＝(VA-VB)/5。最终经过放大器后，总增益为3/10。
模数转换模块由AD7450及ADR431组成，ADR431为模数转换和放大器提供参考电压，12Bit输入AD7450可以很容易拟制差分放大器输出端的残余共模信号，完成模数转换，并输出给数据处理模块。
数据处理模块主要由Arduino Nano单片机组成，能够从SPI口读取信号，并进行处理。
本实施例优于与ADC简单连接的配置。由于每个AD628的误差是不相关的，因此该电路将CMRR、失调电压、漂移和噪声等技术指标改善0.707倍。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种大幅度模拟输入ADC接口实验装置，其特征是，包括依次连接的高共模增益差分放大模块，模数转换模块和数据处理模块；高共模增益差分放大模块包括两个差分放大器AD628以及外围元件；模数转换模块包括ADR431和AD7450；数据处理模块包括Arduino Nano单片机。
2.根据权利要求1所述大幅度模拟输入ADC接口实验装置，其特征是，差分放大器AD628拟制了输入端VA和VB上的共模电压，两个AD628差分放大器反接，差分输出V1-V2是输入信号的衰减形式。
3.根据权利要求1所述大幅度模拟输入ADC接口实验装置，其特征是，ADR431提供参考电压VR且由ADC和放大器共享，用于设置共模输出电压。
4.根据权利要求1所述大幅度模拟输入ADC接口实验装置，其特征是，AD7450与ArduinoNano单片机通过SPI口连接读取数据并处理。
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2021
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