[发明专利]一种高性能低功耗数据采集系统

权利要求书

1.一种高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，它包括数模转换器、第一运算放大器、第二运算放大器、基准电压源、外部电源、无源元件，所述基准电压源与所述第一运算放大器电连接，所述数模转换器分别与所述外部电源、第一运算放大器、第二运算放大器电连接，所述无源元件可在无外加电源条件下，显示其电子特性。

2.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述数模转换器采用16位、低功耗、单电源AD7981，并使用逐次逼近架构，最高支持600ksps的采样速率，所述数模转换器的输入可直接从低阻抗信号源驱动；所述数模转换器在两次转换之间可自动关断以节省功耗，则使得所述数模转换器的功耗和采样速率成线性比例关系，从而使得所述数模转换器对高低采样速率均适用，并且可实现非常低的功耗，支持电池供电系统，此外，可以使用过采样技术来提高低速信号的有效分辨率。

3.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述运算放大器用以驱动所述数模转换器输入，采用一种型号为AD8634的运算放大器，可解决高源阻抗使得所述数模转换器的性能降低，尤其是总谐波失真的问题。

4.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述基准电压源采用型号为ADR225电源为第一运算放大器供电，其初始精度为±0.4%，可在3.3V至16V的宽电源范围内工作。

5.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述数模转换器提供一个兼容SPI、QSPI和其他数字主控机的灵活串行数字接口，所述接口既可配置为简单的3线模式以实现最少的输入/输出数。

6.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统采用+5V和±2.5V供电轨需要外部低噪声电源，由于AD7981是低功耗器件，可由基准电压缓冲器直接供电，因而无需额外的供电轨，节省功耗和板空间。

7.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统中的175℃塑料封装采用焊盘金属化工艺产生，但受限于塑料材料的玻璃转化温度，塑料封装的额定最高工作温度仅为175℃。

8.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述无源元件使用175℃以上的薄膜型低TCR电阻，COG/NPO电容用于低值滤波器和去耦应用，其温度系数非常平坦，所述电容采用耐高温钽电容比陶瓷电容有更大的容值。

9.一种如权利要求1所述高性能低功耗数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统PCB布局包括，模拟信号和数字接口位于ADC的相应两侧，IC之下或模拟信号路径附近无开关信号，此设计可以最大程度地降低耦合到ADC芯片和辅助模拟信号链中的噪声，AD7981的所有模拟信号位于左侧，所有数字信号位于右侧，这种引脚排列可以简化设计，基准电压输入REF具有动态输入阻抗，必须用极小的寄生电感去耦，为此须将基准电压去耦放在尽量靠近REF和GND引脚的地方，并用低阻抗的宽走线连接该引脚，本电路板的元器件故意全都放在正面，以便从背面加热进行温度测试，针对高温电路，使用聚酰亚胺作为PCB叠层使用材料，装配选择SAC305无铅焊料，其熔点为217℃，相对于175℃的最高工作温度有42℃的裕量。