X射线系统电路描述
X射线的数据采集电路包括两个驱动器放大器,用于ADC输入,驱动器放大器的电压共模电平转换,精密电压基准和前沿16位SAR-ADC。该信号路径中的所有器件的总信噪比(SNR)为88.6分贝(dB),总谐波失真(THD)为-110.7 dB。从关键阶段的角度来检查电路是有益的:
ADC的输入驱动器放大器:在图2中,ADA4897-1放大器具有低失真,在1兆赫兹(MHz)时的无杂散动态范围(SFDR)为-93 dB,快速建立时间为36 ns至0.1%,以及高带宽230 MHz。两个ADA4897-1驱动器的配置均为1 V / V增益。放大器后面的低通RC滤波器采用单极设计,采用20欧姆(Ω)电阻和56皮法(pF)电容,使其3 dB滚降频率为142 MHz。该低通滤波器可衰减放大器的输出噪声和带外谐波。如果需要,两个ADA4897-1单放大器的可行替代品是ADI公司的ADA4897-2ARMZ-RL形式的双放大器版本。
驱动放大器的电平转换:AD7625的标称2.048共模电压(VCM)通过在单位增益缓冲器配置中使用ADI公司的AD8031ARTZ-R2放大器来设置ADA4897-1的输出电压。 AD8031通过590Ω串联电阻将2.048共模偏置电压施加到ADA4897-1放大器的同相输入。由于其低输出阻抗和瞬态电流快速建立,AD8031非常适合驱动共模电压。
ADA4897-1是一款轨到轨输出放大器,采用5 V单电源供电时,摆幅在150毫伏(mV)至4.85伏之间。额外的2伏净空高度,在该范围的每一端提供-2至7伏的电压,可提供更低的失真。
ADC的参考电压:4.096电压外部参考电压,如ADI公司的ADR434TRZ-EP-R7或ADR444ARZ-REEL7,可以使用缓冲放大器(如AD8031)连接到ADC的无缓冲REF输入,如图2所示。这种配置是一种常见的多通道应用方法,其中几个ADC共享系统参考。
ADR434是一款低噪声,高精度XFET基准电压源,具有低温漂,可分别提供高达30 mA和20 mA的电流和吸收。 AD8031放大器将ADR434输出与AD7625的基准输入隔离。此外,该放大器为AD7625的REF输入提供快速建立和低阻抗瞬态电流。用于为运算放大器ADA4897-1供电的7 V电压轨还可以为ADR434的VIN电源引脚供电。
AD7625的DXR获胜特性:AD7625在6 MSPS时具有92 dB SNR的动态性能,采用LVDS接口,具有16位(1 LSB)积分非线性(INL)性能。
该电路的交流性能表现出高SNR和低THD,具有两种不同的电源配置:双电源(图3)和单电源(图4)。
图3:该示波器图像显示AD7625和ADA4897-1采用双电源供电(+7伏,-2伏),SNR = 88.6 dB,THD = -110.7 dB,基波幅度= -0.6 dB满 规模。 (图片来源:ADI公司)
图4:该示波器图像显示AD7625和ADA4897-1采用单电源工作(5 V),SNR = 86.7 dB,THD = -101.1 dB,基波幅度= -1.55 dB满量程。 (图片来源:ADI公司)
在图3中,输入电路的电源为+7伏和-2伏。在这种配置中,具有20千赫兹(kHz),93%满量程信号,高精度,低噪声,16位数据采集信号链,快速傅立叶变换(FFT)性能具有88.6 dB的SNR和THD -110.7 dB。
在图4中,电路的电源为5伏。使用此电源,SNR等于86.7 dB,THD为-101.1 dB。
双ADA4897-1驱动器需要54 mW。将双驱动器功率添加到135 mW的ADC功率且参考和参考缓冲功率为12 mW时,总功率等于201 mW。图3中的电路使用+7伏和-2伏的电源作为ADA4897-1驱动器的输入,以最大限度地降低功耗并实现最佳的系统失真性能。
电路评估和测试
为了评估和测试AD7625 ADC,ADI公司有一个评估板。为了测试图2所示的电路,两个ADA4897-1运算放大器取代了板载ADA4899-1YRDZ-R7运算放大器。该板的文档包含详细的原理图和用户说明。测试设置的功能框图如图5所示。
图5:AD7624 ADC的测试电路:两个ADA4897-1取代了评估板的ADA4899运算放大器。 (图片来源:ADI公司)
X射线系统电路描述
X射线的数据采集电路包括两个驱动器放大器,用于ADC输入,驱动器放大器的电压共模电平转换,精密电压基准和前沿16位SAR-ADC。该信号路径中的所有器件的总信噪比(SNR)为88.6分贝(dB),总谐波失真(THD)为-110.7 dB。从关键阶段的角度来检查电路是有益的:
ADC的输入驱动器放大器:在图2中,ADA4897-1放大器具有低失真,在1兆赫兹(MHz)时的无杂散动态范围(SFDR)为-93 dB,快速建立时间为36 ns至0.1%,以及高带宽230 MHz。两个ADA4897-1驱动器的配置均为1 V / V增益。放大器后面的低通RC滤波器采用单极设计,采用20欧姆(Ω)电阻和56皮法(pF)电容,使其3 dB滚降频率为142 MHz。该低通滤波器可衰减放大器的输出噪声和带外谐波。如果需要,两个ADA4897-1单放大器的可行替代品是ADI公司的ADA4897-2ARMZ-RL形式的双放大器版本。
驱动放大器的电平转换:AD7625的标称2.048共模电压(VCM)通过在单位增益缓冲器配置中使用ADI公司的AD8031ARTZ-R2放大器来设置ADA4897-1的输出电压。 AD8031通过590Ω串联电阻将2.048共模偏置电压施加到ADA4897-1放大器的同相输入。由于其低输出阻抗和瞬态电流快速建立,AD8031非常适合驱动共模电压。
ADA4897-1是一款轨到轨输出放大器,采用5 V单电源供电时,摆幅在150毫伏(mV)至4.85伏之间。额外的2伏净空高度,在该范围的每一端提供-2至7伏的电压,可提供更低的失真。
ADC的参考电压:4.096电压外部参考电压,如ADI公司的ADR434TRZ-EP-R7或ADR444ARZ-REEL7,可以使用缓冲放大器(如AD8031)连接到ADC的无缓冲REF输入,如图2所示。这种配置是一种常见的多通道应用方法,其中几个ADC共享系统参考。
ADR434是一款低噪声,高精度XFET基准电压源,具有低温漂,可分别提供高达30 mA和20 mA的电流和吸收。 AD8031放大器将ADR434输出与AD7625的基准输入隔离。此外,该放大器为AD7625的REF输入提供快速建立和低阻抗瞬态电流。用于为运算放大器ADA4897-1供电的7 V电压轨还可以为ADR434的VIN电源引脚供电。
AD7625的DXR获胜特性:AD7625在6 MSPS时具有92 dB SNR的动态性能,采用LVDS接口,具有16位(1 LSB)积分非线性(INL)性能。
该电路的交流性能表现出高SNR和低THD,具有两种不同的电源配置:双电源(图3)和单电源(图4)。
图3:该示波器图像显示AD7625和ADA4897-1采用双电源供电(+7伏,-2伏),SNR = 88.6 dB,THD = -110.7 dB,基波幅度= -0.6 dB满 规模。 (图片来源:ADI公司)
图4:该示波器图像显示AD7625和ADA4897-1采用单电源工作(5 V),SNR = 86.7 dB,THD = -101.1 dB,基波幅度= -1.55 dB满量程。 (图片来源:ADI公司)
在图3中,输入电路的电源为+7伏和-2伏。在这种配置中,具有20千赫兹(kHz),93%满量程信号,高精度,低噪声,16位数据采集信号链,快速傅立叶变换(FFT)性能具有88.6 dB的SNR和THD -110.7 dB。
在图4中,电路的电源为5伏。使用此电源,SNR等于86.7 dB,THD为-101.1 dB。
双ADA4897-1驱动器需要54 mW。将双驱动器功率添加到135 mW的ADC功率且参考和参考缓冲功率为12 mW时,总功率等于201 mW。图3中的电路使用+7伏和-2伏的电源作为ADA4897-1驱动器的输入,以最大限度地降低功耗并实现最佳的系统失真性能。
电路评估和测试
为了评估和测试AD7625 ADC,ADI公司有一个评估板。为了测试图2所示的电路,两个ADA4897-1运算放大器取代了板载ADA4899-1YRDZ-R7运算放大器。该板的文档包含详细的原理图和用户说明。测试设置的功能框图如图5所示。
图5:AD7624 ADC的测试电路:两个ADA4897-1取代了评估板的ADA4899运算放大器。 (图片来源:ADI公司)
举报