集成式同步解調(diào)器
ADA2200集成式同步解調(diào)器采用獨(dú)特的電荷共享技術(shù)來(lái)執(zhí)行模擬域內(nèi)的分立式時(shí)間信號(hào)處理。該器件的信號(hào)路徑由輸入緩沖器、FIR抽取濾波器（進(jìn)行抗混疊濾波）、可編程IIR濾波器、相敏檢波器以及差分輸出緩沖器組成。其時(shí)鐘生成功能可將激勵(lì)信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。通過(guò)SPI兼容接口可配置可編程特性。
24位Σ-Δ型ADC AD7192生成的4.92 MHz時(shí)鐘用作主機(jī)時(shí)鐘。ADA2200生成濾波器和PSD時(shí)鐘所需的一切內(nèi)部信號(hào)，此外還在RCLK引腳上生成激勵(lì)信號(hào)。該器件將主機(jī)時(shí)鐘進(jìn)行1024 分頻，以便生成4.8 kHz信號(hào)，控制CMOS開關(guān)。CMOS開關(guān)將低噪聲3.3 V源轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDT的方波激勵(lì)信號(hào)。用于激勵(lì)源的3.3 V電源還用作ADC基準(zhǔn)電壓源，因此電壓源中的一切漂移都不會(huì)降低測(cè)量精度。在滿量程位移處，LVDT輸出1.6 V峰峰值輸出電壓。
抗混疊濾波
LVDT輸出和ADA2200輸入之間的RC網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)VDT輸出信號(hào)提供低通濾波，同時(shí)產(chǎn)生使解調(diào)器輸出信號(hào)最大所需的相對(duì)相移。如前所述，圖2b顯示了最大PSD輸出發(fā)生在相對(duì)相移為0°或180°處。ADA2200具有90°相位控制，因而還可以使用±90°相對(duì)相位失調(diào)。
解調(diào)頻率奇數(shù)倍的信號(hào)能量將出現(xiàn)在輸出濾波器的通帶內(nèi)。FIR抽取濾波器實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波，能為這些頻率提供至少50 dB衰減。
如有需要，IIR濾波器可提供額外的濾波或增益。由于IIR濾波器在相敏檢波器前面，其相位響應(yīng)將會(huì)影響PSD信號(hào)輸出帶寬。設(shè)計(jì)濾波器響應(yīng)時(shí)，必須考慮這一點(diǎn)。
輸出濾波器
應(yīng)選擇輸出濾波器的通帶，使其匹配待測(cè)參數(shù)的帶寬，但限制系統(tǒng)的寬帶噪聲。輸出低通濾波器必須還要能夠抑制PSD偶數(shù)倍產(chǎn)生的輸出雜散。
該電路使用Σ-Δ型ADC AD7192內(nèi)置的LPF.它可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)sinc3或sinc4響應(yīng)，并且傳遞函數(shù)在輸出數(shù)據(jù)速率的倍數(shù)處為零。
將ADC的輸出數(shù)據(jù)速率設(shè)為解調(diào)頻率可以抑制PSD輸出雜散。ADC的可編程輸出數(shù)據(jù)速率用作可選帶寬輸出濾波器?？捎玫妮敵鰯?shù)據(jù)速率（fDATA）為 4.8 kHz/n，其中1≤n≤1023.因此，ADC對(duì)每個(gè)輸出數(shù)據(jù)數(shù)值的n個(gè)解調(diào)時(shí)鐘周期內(nèi)求解調(diào)器輸出的平均值。由于主機(jī)時(shí)鐘和ADC時(shí)鐘同步，ADC輸出濾波器傳遞函數(shù)的零點(diǎn)將直接落在調(diào)制頻率的每一個(gè)諧波上，并且抑制任意n值的所有輸出雜散。
在最高4.8 kHz輸出數(shù)據(jù)速率下，ADC數(shù)字濾波器具有1.3 kHz左右的3 dB帶寬。在不超過(guò)此頻率的范圍內(nèi)，解調(diào)器和ADC之間的RC濾波器相對(duì)平坦，最大程度降低了ADC的帶寬要求。在最大數(shù)據(jù)速率較低的系統(tǒng)中，RC濾波器轉(zhuǎn)折頻率可以按比例降低。
[pagebreak] 噪聲性能
該電路的輸出噪聲是ADC輸出數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。表1顯示數(shù)字化數(shù)據(jù)相對(duì)于ADC采樣速率的有效位數(shù)，假設(shè)滿量程輸出電壓為2.5 V.噪聲性能與LVDT內(nèi)核位置無(wú)關(guān)。
ADA2200集成式同步解調(diào)器采用獨(dú)特的電荷共享技術(shù)來(lái)執(zhí)行模擬域內(nèi)的分立式時(shí)間信號(hào)處理。該器件的信號(hào)路徑由輸入緩沖器、FIR抽取濾波器（進(jìn)行抗混疊濾波）、可編程IIR濾波器、相敏檢波器以及差分輸出緩沖器組成。其時(shí)鐘生成功能可將激勵(lì)信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。通過(guò)SPI兼容接口可配置可編程特性。
24位Σ-Δ型ADC AD7192生成的4.92 MHz時(shí)鐘用作主機(jī)時(shí)鐘。ADA2200生成濾波器和PSD時(shí)鐘所需的一切內(nèi)部信號(hào)，此外還在RCLK引腳上生成激勵(lì)信號(hào)。該器件將主機(jī)時(shí)鐘進(jìn)行1024 分頻，以便生成4.8 kHz信號(hào)，控制CMOS開關(guān)。CMOS開關(guān)將低噪聲3.3 V源轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDT的方波激勵(lì)信號(hào)。用于激勵(lì)源的3.3 V電源還用作ADC基準(zhǔn)電壓源，因此電壓源中的一切漂移都不會(huì)降低測(cè)量精度。在滿量程位移處，LVDT輸出1.6 V峰峰值輸出電壓。
抗混疊濾波
LVDT輸出和ADA2200輸入之間的RC網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)VDT輸出信號(hào)提供低通濾波，同時(shí)產(chǎn)生使解調(diào)器輸出信號(hào)最大所需的相對(duì)相移。如前所述，圖2b顯示了最大PSD輸出發(fā)生在相對(duì)相移為0°或180°處。ADA2200具有90°相位控制，因而還可以使用±90°相對(duì)相位失調(diào)。
解調(diào)頻率奇數(shù)倍的信號(hào)能量將出現(xiàn)在輸出濾波器的通帶內(nèi)。FIR抽取濾波器實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波，能為這些頻率提供至少50 dB衰減。
如有需要，IIR濾波器可提供額外的濾波或增益。由于IIR濾波器在相敏檢波器前面，其相位響應(yīng)將會(huì)影響PSD信號(hào)輸出帶寬。設(shè)計(jì)濾波器響應(yīng)時(shí)，必須考慮這一點(diǎn)。
輸出濾波器
應(yīng)選擇輸出濾波器的通帶，使其匹配待測(cè)參數(shù)的帶寬，但限制系統(tǒng)的寬帶噪聲。輸出低通濾波器必須還要能夠抑制PSD偶數(shù)倍產(chǎn)生的輸出雜散。
該電路使用Σ-Δ型ADC AD7192內(nèi)置的LPF.它可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)sinc3或sinc4響應(yīng)，并且傳遞函數(shù)在輸出數(shù)據(jù)速率的倍數(shù)處為零。
將ADC的輸出數(shù)據(jù)速率設(shè)為解調(diào)頻率可以抑制PSD輸出雜散。ADC的可編程輸出數(shù)據(jù)速率用作可選帶寬輸出濾波器?？捎玫妮敵鰯?shù)據(jù)速率（fDATA）為 4.8 kHz/n，其中1≤n≤1023.因此，ADC對(duì)每個(gè)輸出數(shù)據(jù)數(shù)值的n個(gè)解調(diào)時(shí)鐘周期內(nèi)求解調(diào)器輸出的平均值。由于主機(jī)時(shí)鐘和ADC時(shí)鐘同步，ADC輸出濾波器傳遞函數(shù)的零點(diǎn)將直接落在調(diào)制頻率的每一個(gè)諧波上，并且抑制任意n值的所有輸出雜散。
圖6顯示了歸一化為ADC輸出數(shù)據(jù)速率的sinc3傳輸函數(shù)
可編程輸出數(shù)據(jù)速率具有噪聲和帶寬/建立時(shí)間之間的直觀權(quán)衡取舍關(guān)系。輸出濾波器噪聲帶寬為0.3×fDATA、3 dB頻率為0.272×fDATA，建立時(shí)間為3/fDATA.在最高4.8 kHz輸出數(shù)據(jù)速率下，ADC數(shù)字濾波器具有1.3 kHz左右的3 dB帶寬。在不超過(guò)此頻率的范圍內(nèi)，解調(diào)器和ADC之間的RC濾波器相對(duì)平坦，最大程度降低了ADC的帶寬要求。在最大數(shù)據(jù)速率較低的系統(tǒng)中，RC濾波器轉(zhuǎn)折頻率可以按比例降低。
[pagebreak] 噪聲性能
該電路的輸出噪聲是ADC輸出數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。表1顯示數(shù)字化數(shù)據(jù)相對(duì)于ADC采樣速率的有效位數(shù)，假設(shè)滿量程輸出電壓為2.5 V.噪聲性能與LVDT內(nèi)核位置無(wú)關(guān)。
表1.噪聲性能與帶寬的關(guān)系
