【導讀】在設計用於準確監測和控製重要電氣參數（包括電流、電壓和功率）的係統中，模數轉換器 (ADC) 使shi用yong同tong步bu采cai樣yang來lai監jian測ce和he控kong製zhi電dian壓ya和he電dian流liu。速su度du和he精jing度du是shi其qi中zhong一yi些xie最zui重zhong要yao的de參can數shu，它ta們men有you助zhu於yu更geng大da限xian度du提ti升sheng信xin號hao鏈lian的de性xing能neng。此ci外wai，通tong道dao密mi度du更geng高gao的de ADC 有助於縮小電路板尺寸
，並增加通過給定電路板傳輸的數據量。這篇技術文章將介紹精度更高且速度更快的 ADC 如何在自動化半導體測試儀、數據采集設備和高端線性編碼器等站點數量較多的係統中實現更高的精度和更高的吞吐量。

在設計用於準確監測和控製重要電氣參數（包括電流、電壓和功率）的係統中，模數轉換器 (ADC) 使shi用yong同tong步bu采cai樣yang來lai監jian測ce和he控kong製zhi電dian壓ya和he電dian流liu。速su度du和he精jing度du是shi其qi中zhong一yi些xie最zui重zhong要yao的de參can數shu，它ta們men有you助zhu於yu更geng大da限xian度du提ti升sheng信xin號hao鏈lian的de性xing能neng。此ci外wai，通tong道dao密mi度du更geng高gao的de ADC 有助於縮小電路板尺寸，並增加通過給定電路板傳輸的數據量。這篇技術文章將介紹精度更高且速度更快的 ADC 如何在自動化半導體測試儀、數據采集設備和高端線性編碼器等站點數量較多的係統中實現更高的精度和更高的吞吐量。

自動化半導體測試儀

tongdaomiduzaibandaoticeshishebeizhongqizhezhiguanzhongyaodezuoyong，youqishizaizidonghuacunchuqiceshishebeizhong。tongdaomiduyuegao
，ceshishebeinenggourongnadeceshizhandianjiuyueduo

，shoucebandaotiyuanjiantuntuliangyeyuegao。caiyongfengzhuangchicungengxiao、通道數量更多的 ADC 能夠提高可實現的通道密度。然而

，即使通道數量很高，優化 ADC dedaikuanhewendingshijianyehenzhongyao。genggaodedaikuanhegengduandewendingshijiankeyisuoduanxinhaotuntushijian
，congersuoduanzidonghuabandaoticeshishebeidezongticeshishijian。cunchuqiceshiyitongchangshiduolufuyongxitong
，zhexuyao ADC 具有快速響應時間，以快速捕獲多路複用器輸出上的數據。

圖 1 展示了存儲器測試儀中 ADC 配置的電路圖
，而表 1 列出了 ADS9817 的穩定時間和帶寬模式，其中 ADS9817 是一款采用 7mm x 7mm 封裝的 18 位八通道雙路同步采樣 ADC。

圖 1 存儲器測試儀的 ADC 配置電路

表 1 ADS9817 帶寬模式

ADC 的總體未調整誤差 (TUE) 是影響測試設備性能及其相關校準方法的另一個因素。高精度器件可以提高係統設計的整體精度並降低校準要求。ADS9817 具有較低的積分非線性 (INL) 和超低溫漂
，失調電壓漂移為 0.5ppm/°C
，增益漂移為 0.7ppm/°C。這些規格可以降低 TUE
，從而減少了測試儀的校準工作量並提高了其性能。表 2 詳細介紹了 ADS9817 器件的 TUE。

表 2 ADS9817 在各種工作條件下的測量精度

數據采集設備

高速數據采集係統需要寬帶寬
、wuhundiejingmixinhaolianlaiceliangwuzunijiasujihuokuandaikuandianliuchuanganqidenggaopinchuanganqideshuchu。weilezaikuandongtaifanweineizhunquecaijikuaisushuntaixinhao，xuyaoshiyonggaosujingmi ADC。數據采集係統需要大約 20MSPS 的 ADC
，才能準確采集它們可能遇到的各種信號。ADS9219 在 20MSPS 時提供 95dB 信噪比。

圖 2 所示為數據采集係統的電路方框圖。集成式 ADC 驅動器簡化了前端放大器的帶寬要求。這一增強功能使數據采集係統能夠提供高精度和寬帶寬。在 ADC 接收到模擬信息後
，數據采集軟件會處理數字化數據並將其輸出給用戶。

圖 2 用於數據采集的 ADC 配置電路圖

線性編碼器

模擬增量編碼器輸出 1Vpp 正弦和餘弦信號，這些信號由 ADC 在(zai)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)中(zhong)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)化(hua)。正(zheng)弦(xian)和(he)餘(yu)弦(xian)信(xin)號(hao)的(de)插(cha)值(zhi)為(wei)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)提(ti)供(gong)電(dian)機(ji)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)速(su)度(du)。為(wei)了(le)準(zhun)確(que)地(di)完(wan)成(cheng)這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)的(de)插(cha)值(zhi)，需(xu)要(yao)兩(liang)個(ge)同(tong)步(bu)采(cai)樣(yang)通(tong)道(dao)。具(ju)有(you)高(gao)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)（如激光幹涉儀或高端線性編碼器）keyiliyongzhengxianheyuxiandianjifaceliangkuaisuyundongdedianjibingzhixingjingquedeyundong。bianmaqideshuchuxinhaopinlvyudianjizhuansuzhijiexiangguan，yincigaoduanxianxingbianmaqixuyaojuyougaocaiyangsulvde ADC。

ADS9219 和 ADS9218 分別是 20MSPS 或 10MSPS 的雙通道同步采樣 ADC，非常適合測量編碼器的正弦和餘弦輸出。THS4541 是一款高速全差分放大器，可用作低功耗、高性能 ADC 驅動器。這些器件非常適合用於正弦和餘弦電機控製，因為這些 ADC 能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)高(gao)帶(dai)寬(kuan)同(tong)時(shi)采(cai)集(ji)這(zhe)兩(liang)個(ge)信(xin)號(hao)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)更(geng)嚴(yan)密(mi)的(de)控(kong)製(zhi)和(he)更(geng)準(zhun)確(que)的(de)運(yun)動(dong)。電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)可(ke)以(yi)在(zai)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)中(zhong)使(shi)用(yong)這(zhe)兩(liang)種(zhong)信(xin)號(hao)來(lai)精(jing)確(que)地(di)控(kong)製(zhi)電(dian)機(ji)。由(you)於(yu)正(zheng)弦(xian)信(xin)號(hao)和(he)餘(yu)弦(xian)信(xin)號(hao)具(ju)有(you) 90 度相位差
，因此控製算法可以檢測電機的位置及其旋轉速度。圖 3 所示為增量編碼器係統的編碼器方框圖。

圖 3 具有 THS 器件的編碼器方框圖

結語

本文已經介紹了自動半導體測試儀需要具備高通道密度、高速和一定的精度水平。數據采集設備需要非常高的速度來采集信號
，而使用正弦和餘弦控製的高端線性編碼器需要精確的同步采樣 ADC 來實現精確控製。ADS9219 和 ADS9817 可以幫助您構建尺寸更小
、運行精度更高的出色係統，從而更大限度地減少終端設備所需的校準工作和停機時間。

本文轉載自：德州儀器

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