Analog Devices AD7400: przetwornik A/C ΣΔ z separacją galwaniczną iCoupler

 

Firma Analog Devices jest jednym z czołowych producentów uniwersalnych półprzewodnikowych separatorów galwanicznych oraz wielu typów wyspecjalizowanych układów wyposażonych w separatory galwaniczne w torach sygnałowych, wykonane w autorskiej technologii iCoupler. Jednym z wyspecjalizowanych układów tego typu jest prezentowany w artykule scalony, 16-bitowy przetwornik A/C AD7400.

 

Wykorzystany w projekcie przetwornik A/C wykonuje konwersję ?? z rozdzielczością 16-bitową i wynikową częstotliwością próbkowania 39 kHz. Ze względu na zastosowany sposób konwersji dane wyjściowe są dostępne w postaci szeregowej, podawane z częstotliwością 10 MHz (sygnał zegarowy jest wytwarzany wewnątrz przetwornika AD7400). Charakterystyka konwersji A/C zastosowanej w przetworniku powoduje, że dane wyjściowe powinny zostać poddane filtracji cyfrowej SINC3, zgodnie ze schematem pokazanym na rysunku 1. Producent przetwornika zaleca implementację tego filtru w układzie PLD (FPGA), opis HDL takiego rozwiązania jest dostępny w nocie katalogowej układu.

Rys. 1. Schemat blokowy toru konwersji A/C z przetwornikiem AD7400

Rys. 1. Schemat blokowy toru konwersji A/C z przetwornikiem AD7400

 

W dziale Projekty Referencyjne opublikowaliśmy opisy przykładowych aplikacji separatorów z oferty produkcyjnej Analog Devices:

Podstawowe cechy i parametry układu AD7400 (AD7400A):

  • przetwornik A/C ?? z modulatorem drugiego rzędu
  • galwanicznie rozdzielone: interfejs komunikacyjny od toru konwersji
  • napięcia zasilania: 3…5,5 VDC oraz 4,5…5,5 VDC
  • częstotliwość wewnętrznego generatora MCLK: 10 MHz
  • rozdzielczość konwersji A/C: 16 bitów
  • zakres napięć wejściowych: -250…+250 mV/-320…+320 mV
  • maksymalne napięcie na barierze galwanicznej (VIORM): 891 Vp/5000 Vrms
  • wymagany zewnętrzny filtr cyfrowy SINC3

Skomplikowanie cyfrowej części toru przetwarzania jest kompensowany przez poważne zalety przetwornika ?? nie występuje w nich problem aliasingu, co eliminuje konieczność stosowania filtru. Co również istotne, nie wymagają one buforowania sygnału wejściowego, gdyż ich impedancja wejściowa ma charakter rezystancyjny. Przetworniki te cechują się dużym zakresem dynamicznym i doskonałymi parametrami szumowymi, co pozwala zmniejszyć wymagania dotyczące poziomu szumów toru sygnałowego dostarczającego sygnał na wejście przetwornika.
Na rysunku 2 pokazano schemat blokowy układu AD7400. Wszystkie elementy logiczne wykorzystywane do konwersji sygnału znajdują się po stronie galwanicznie odseparowanej od interfejsów linii wyjściowych MCLK i MDAT, na schemacie wyraźnie widać budowę zastosowanych w przetworniku separatorów galwanicznych iCoupler. Zastosowanie tych elementów w układzie AD7400 pozwala na wykonywanie pomiarów analogowych sygnałów o potencjałach referencyjnych radykalnie innych niż potencjał referencyjny systemu pomiarowego z zachowaniem wysokiego poziomu bezpieczeństwa – na przykład pomiaru natężenia prądu w urządzeniu zasilanym z sieci energetycznej za pomocą mobilnego przyrządu pomiarowego.

Rys. 2. Schemat blokowy układu AD7400

Rys. 2. Schemat blokowy układu AD7400

 

Do pobrania

O autorze