การแนะนำ

ตัวแปลงข้อมูลความละเอียดสูงมีความจำเป็นในการควบคุมและการทำงานอัตโนมัติในอุตสาหกรรม แม้ว่า FPGA และไมโครคอนโทรลเลอร์สมัยใหม่จะรวมถึง ADC แต่ความละเอียดของตัวแปลงเหล่านี้มักไม่เพียงพอและอาจขาดการแยกส่วน การออกแบบอ้างอิงระบบย่อย Campbell (MAXREFDES4) จาก Analog Devices (ADI) นำเสนอฟรอนต์เอนด์แอนะล็อกอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง 16 บิต (AFE) ที่รองรับลูปกระแสไฟฟ้า 4–20mA หรืออินพุตแรงดันไฟฟ้า 0.2V ถึง 4.096V ตัวแปลงดังกล่าวประกอบด้วยพลังงานที่แยกและข้อมูลในรูปแบบกะทัดรัด ส่วนประกอบสำคัญ ได้แก่ บัฟเฟอร์สัญญาณรบกวนต่ำ ADC ที่มีความแม่นยำสูง อ้างอิงแรงดันไฟฟ้า 4.096V การแยกข้อมูล 600VRMS และรางจ่ายไฟที่แยก 5V

การใช้

การออกแบบอ้างอิงนี้มีประโยชน์สำหรับนักพัฒนาระบบฝังตัวที่ผสาน ADC ความละเอียดสูงกับ FPGA หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ นักออกแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องการฟรอนต์เอนด์อนาล็อกแบบแยกส่วนสำหรับการติดตามและวินิจฉัยผู้ป่วย วิศวกรด้านพลังงานและความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ทำงานกับพลังงานและการส่งผ่านข้อมูลแบบแยกส่วน และนักวิจัยที่กำลังสำรวจโซลูชันการวัดที่แม่นยำ การออกแบบนี้ช่วยปรับปรุงความแม่นยำ ลดความซับซ้อน และเร่งการพัฒนาโดยให้ฟรอนต์เอนด์อนาล็อกแบบแยกส่วนที่พร้อมใช้งาน

การออกแบบอ้างอิงเหมาะสำหรับการรับสัญญาณแอนะล็อกแบบแยกที่มีความแม่นยำสูงในแอปพลิเคชันต่างๆ รวมถึงเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมสำหรับตรวจสอบความดัน อุณหภูมิ และการไหล ระบบอัตโนมัติและการควบคุมกระบวนการในการผลิตและหุ่นยนต์ และตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) สำหรับระบบอัตโนมัติในโรงงาน นอกจากนี้ยังรองรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น ระบบตรวจสอบผู้ป่วย เครื่องมือทดสอบและการวัด และระบบพลังงานและไฟฟ้าสำหรับกริดอัจฉริยะและการจัดการพลังงานในอุตสาหกรรม

ข้อกำหนด Pmod รองรับโมดูล 3.3V และ 5V ที่มีการกำหนดพินที่แตกต่างกัน โมดูลนี้ทำงานที่ 3.3V เท่านั้นและปฏิบัติตามการกำหนดพิน SPI ที่แสดงทางด้านขวา ระบบย่อยแคมป์เบลล์ได้รับการออกแบบมาสำหรับลูปกระแสไฟฟ้า 4–20mA ที่มีความแม่นยำสูงหรือระบบรับข้อมูลแบบแอนะล็อกถึงดิจิทัลที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต 0.2V ถึง 4.096V ซึ่งรวมถึงแหล่งจ่ายไฟแยกและข้อมูลแยก

ออปแอมป์ MAX44250 บัฟเฟอร์แรงดันตรวจจับวงจรกระแส 4–20mA บนตัวต้านทานโหลด 200Ω หรือสัญญาณแรงดัน 0.2V ถึง 4.096V MAX11100 เป็น ADC SAR 16 บิตพร้อมระบบปิดเครื่องอัตโนมัติและเวลาปลุก 1.1µs อินพุตอ้างอิงถูกควบคุมโดย MAX6126 แรงดันอ้างอิง 4.096V พร้อมความแม่นยำเริ่มต้น 0.02% และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงสุด 3ppm/°C

MAX256 จ่ายไฟแยกโดยแปลงไฟ 3.3V เป็น 12V โดยใช้หม้อแปลง Halo TGM-H281NF ที่มีอัตราส่วนรอบ 1:2.6 และตัวคูณแรงดันไฟฟ้าบนบอร์ด MAX14850 รับประกันการแยกข้อมูลด้วยกำลังไฟฟ้าและการแยกข้อมูลรวมกันที่ 600VRMS

ADI ได้ทดสอบการออกแบบอ้างอิงนี้แล้ว โดยมาพร้อมกับรายการวัสดุ (BOM) แผนผัง แผนผังการประกอบ เค้าโครงแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และอื่นๆ อีกมากมาย เว็บไซต์ของบริษัทมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบอ้างอิงนี้ หากต้องการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบอ้างอิงนี้โปรดคลิกที่นี่

บทสรุป

การออกแบบอ้างอิงนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถนำการรวบรวมข้อมูลแอนะล็อกที่แยกอย่างแม่นยำไปใช้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมได้ พร้อมทั้งลดความซับซ้อนในการพัฒนาและการบูรณาการ

‍