Der folgende Beitrag zeigt, wie sich der A/D-Wandler eines achtkanaligen Datenerfassungssystems mit einem einzigen Operationsverstärker ansteuern lässt.

Der 1 MSample/s schnelle 8-Kanal-A/D-Wandler AD7329 mit einer Auflösung von 12 Bit plus Vorzeichen verfügt über echte bipolare Eingänge mit vier unabhängigen, programmierbaren, softwareselektierbaren Eingangsspannungsbereichen: ±4×U_REF, ±2×U_REF, ±U_REF und 0 bis 4×U_REF. Der Wandler lässt sich für viele Anwendungen konfigurieren.

Der Baustein enthält einen 8-Kanal-Multiplexer mit nachgeschaltetem Track-and-Hold- und SAR-A/D-Wandler, einen Kanal-Sequenzierer, eine 2,5-V-Referenz und eine SPI-kompatible Schnittstelle (Bild 1).

Die analogen Eingangskanäle des Wandlers sind über den Multiplexer I/P_MUX auf die Anschlüsse MUX_OUT+ und MUX_OUT– des Bauteils herausgeführt. Die Anschlüsse ADC_IN+ und ADC_IN– sind mit dem Track-and-Hold-Schalter und einem Speicher-Kondensator verbunden. Die Eingangsquelle liefert den Strom zur Ansteuerung des A/D-Wandler-Eingangs. Das Einschwingen auf die erforderliche Genauigkeit muss innerhalb der Erfassungszeit des A/D-Wandlers von 300 ns erfolgen.

Beim „Umschalten“ des Track-and-Hold-Schalters von „Hold” auf „Track” können vom A/D-Wandler erzeugte Transienten die Eingangsquelle beeinträchtigen. Daher ist bei Anwendungen, die mit der maximalen Abtastrate arbeiten, zum Treiben des A/D-Wandlers ein eingangsseitiger Pufferverstärker erforderlich. Dieser isoliert die Quelle vom Track-and-Hold-Schalter.

Bild 2: Puffer zwischen MUXOUT und ADCIN beim AD7329 erhöhen die Eingangsimpedanz

Die flexible Architektur des AD7329 ermöglicht die Platzierung eines Operationsverstärkers zwischen die MUX_OUT+ und ADC_IN+-Anschlüsse (Bild 2). Dazu kann der rausch- und verzerrungsarme Operationsverstärker AD797 verwendet werden.

Diese Variante erhöht die Eingangsimpedanz und reduziert den Strom, der zum Ansteuern des A/D-Wandlers benötigt wird. Außerdem erlaubt diese Konfiguration das Ansteuern von acht analogen Eingangskanälen mit einem einzigen Operationsverstärker bei maximaler Abtastfrequenz. Somit werden die Zahl der Bauteile, die Leiterplattenfläche und die Systemkosten reduziert.

Bei einigen Anwendungen muss die Verstärkung geändert werden, um Eingangskanäle für unterschiedliche Signalamplituden zu implementieren. In diesen Fällen kann statt des Operationsverstärkers ein Instrumentenverstärker mit programmierbarer Verstärkung wie z.B. die Bauteile AD8250, AD8251 oder AD8253 verwendet werden.

Der Autor: Jakub Szymczak, Analog Devices.