Präzisionsdatenerfassung mit hoher Leistung und großer Bandbreite für IEPE-Sensoren (CN0540)
Validiertes Referenzdesign (CftL – Circuits from the Lab®) zur Präzisionsdatenerfassung mit direkter Schnittstelle zu IEPE-Sensorausgängen (Integrated Electronics Piezo Electric) und großer Bandbreite von Analog Devices (ADI)
Die erste Gleichspannungsstufe erhöht die 3,3 V auf 7 V und regelt dann durch die Kombination der Bausteine LTC3459 und ADP7118 auf 5 V, um die für AD7768-1, LTC2606 und ADR4540sowie die zugehörigen Verstärkerstufen erforderlichen sauberen Versorgungsschienen bereitzustellen.
Die zweite DC/DC-Stufe erhöht die 3,3 V auf 28 V und regelt sie dann durch die Kombination der Bausteine LT3494 und LT3008 auf 26 V. Diese saubere 26-V-Schiene wird zur Versorgung der Stromquelle LT3092 benötigt, die den IEPE-Sensor mit 2,5 mA bei bis zu 26 V versorgt.
LTC3459 – 10-V-Mikropower-Synchronaufwärtswandler im ThinSOT-Gehäuse
ADP7118 – 20 V, 200 mA, rauscharmer CMOS-LDO-Linearregler
AD7768-1 – 24-Bit-Präzisions-ADC mit Signalanalyse und Leistungsskalierung
LT3494 – Rauscharme Micropower-Boost-Wandler mit Ausgangstrennung
LT3008 – 3μA IQ, 20mA, 45V-Linearregler mit niedrigem Dropout
LT3092 – Programmierbare 200mA-Stromquelle mit 2 Anschlüssen
LTC2606 – 16-Bit Rail-to-Rail-DACs mit I²C-Schnittstelle
ADR4540 – Ultrarauscharme, hochgenaue 4,096V-Spannungsreferenz
Eingangsschutz
Ein ADG5421F-Schutzschalter wird eingesetzt, um die Schaltung vor Überspannung am Eingang zu schützen. Der interne Schalter öffnet sich, wenn die Eingangsspannung den Versorgungsbereich überschreitet, um den Rest der DAQ-Signalkette zu schützen. Der ADG5421F kann einer Eingangsspannung von bis zu ±60 V standhalten, und sein niedriger und stabiler Ron ist für die Minimierung der Signalverzerrung von wesentlicher Bedeutung.
In diesem Design wird dieser Schalter auch verwendet, um programmierbare Optionen für die Eingangskonfiguration der Signalkette bereitzustellen. Basierend auf der Schalterkonfiguration kann der Signalketteneingang als AC- oder DC-gekoppelt konfiguriert werden, und die Stromquelle kann unabhängig ein- und ausgeschaltet werden.
Ein zusätzlicher TVS wird mit einem kleinen (10 Ohm) Serienwiderstand hinzugefügt, um den ESD-Schutz des Eingangsknotens zu verbessern.
Spannungsregler
Der Spannungsregler toleriert eine Sensor-Offsetspannung von bis zu 13 V, mit einem Signalhub von bis zu 10 V p-p, was den meisten piezoelektrischen Sensoren auf dem Markt entgegenkommt. Es wurde eine invertierende Spannungspegelschieber-Topologie mit einem Operationsverstärker gewählt, bei der eine positive Schiebespannung erforderlich ist, um die Eingangsspannung auf die Eingangsanforderungen der FDA-Stufe zu senken.
SO was sind die Merkmale und Vorteile?
Erfordert nur ein verdrilltes oder abgeschirmtes Kabel zum Anschluss an den DAQ
Die Stromversorgung erfolgt über die IEPE-Schnittstelle (Integrated Electronics Piezo Electric) und erfordert keine lokale Stromquelle
Power-down- und Shutdown-Modi zum Schutz vor Fehlern und Überspannung
Arduino-kompatibler Formfaktor für Portabilität und Skalierbarkeit
Die meisten auf dem Markt erhältlichen Lösungen für piezoelektrische Sensoren sind AC-gekoppelt und verfügen nicht über DC- und Subhertz-Messfunktionen. Das Referenzdesign CN0540 ist eine DC-gekoppelte Lösung, bei der DC- und Subhertz-Präzision erreicht wird.
CN0540 – Power Block Diagram
