427B演示電路RMS轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器快速上手與特性解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，RMS（均方根）到DC（直流）的轉(zhuǎn)換是一個常見且關(guān)鍵的需求。今天我們來深入探討一下演示電路427B，它采用了LTC1966/7/8精密微功耗真RMS轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器，為我們提供了一種高效、準(zhǔn)確的解決方案。

文件下載：DC427B-B.pdf

電路概述

演示電路427B以LTC1966/7/8轉(zhuǎn)換器為核心，搭配了多種無源元件，可支持不同的應(yīng)用配置。數(shù)據(jù)手冊的設(shè)計手冊部分還展示了兩個可選的后置濾波器，用于改善平均紋波和階躍響應(yīng)性能。DC427B - A包含LTC1966，DC427B - B包含LTC1967，DC427B - C包含LTC1968。

LTC1966/7/8是一款基于Δ∑技術(shù)的RMS轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器，相比傳統(tǒng)的對數(shù) - 反對數(shù)RMS轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器，它更簡單、更準(zhǔn)確、更靈活且功耗更低。它能接受單端或差分輸入，具有軌到軌共模范圍，其出色的線性度使得在任何輸入電壓下進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)都毫無壓力。

快速啟動步驟

跳線設(shè)置

具體操作

1. 電源連接：按圖示連接電源，(V{ss})和(V{DO})的電源標(biāo)簽分別對應(yīng)LTC1966/7/8的引腳4和7，除了±5V組合外，也可使用其他組合。LTC1966接受雙±5V電源，LTC1967/8接受單5V電源，具體可參考相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊和本快速啟動指南的電源電壓部分。
2. 輸入信號施加：將需要從RMS轉(zhuǎn)換為DC的輸入信號施加到IN1?？梢允褂萌魏涡盘柊l(fā)生器，當(dāng)(V_{00}=5V)時，LTC1966的工作范圍可達(dá)(1V PEXX)。需要注意的是，DC427B上有一個50Ω接地端接，如果使用運(yùn)算放大器驅(qū)動IN1或IN2，需移除該端接。
3. 輸出觀察：使用數(shù)字電壓表（DVM）連接到端子E4和E7來觀察輸出。由于LTC1966/7/8的輸出阻抗較高，10MΩ的DVM輸入阻抗會導(dǎo)致高達(dá) - 1%的增益誤差。
4. 可選輸出濾波器使用：若要使用可選的輸出濾波器，重新設(shè)置JP3，并在端子E1或E8處觀察輸出。

電路的其他特性

差分輸入

將跳線JP4從左側(cè)移到右側(cè)，可實現(xiàn)差分輸入。LTC1966/7/8會對信號的差值做出響應(yīng)，如果使用兩個不同頻率的信號，將得到矢量和結(jié)果。

平均電容

電路板為嘗試不同的平均（和濾波）電容提供了空間。C7B位置與C7A（包含的金屬膜平均電容）并聯(lián)，該位置的焊盤可容納2.5mm、5mm、7.5mm和10mm間距的通孔引腳元件，以及一個無阻焊層的大區(qū)域，適用于各種表面貼裝尺寸的元件。你可以在427B中嘗試使用你打算與LTC1966/7/8配合使用的平均電容。

電源電壓

LTC1967/8是單5V電源轉(zhuǎn)換器。DC427B上的(V{DO})和(V{ss})連接到IC的引腳7和引腳4，但LTC1967/8的電源引腳是引腳7和引腳1（引腳4為空）。在DC427B - B和DC427B - C上，可使用JP6選擇LTC1967/8的負(fù)電源電壓是VSS還是地。

濾波運(yùn)算放大器

U2/U3運(yùn)算放大器的布局為SOT - 23、MS - 8、SO - 8和DIP - 8單運(yùn)算放大器封裝提供了有源位置。你可以在DC427B上嘗試使用你打算用于此類濾波器的運(yùn)算放大器。通常未使用的運(yùn)算放大器引腳（8引腳封裝中的1、5和8引腳）都并聯(lián)在一起，例如DIP的引腳8與SO和MS的引腳8相連，SOT - 6的引腳5也與其他封裝的引腳5相連。如果使用這些引腳（用于關(guān)機(jī)控制、調(diào)零、補(bǔ)償?shù)龋?，DIP - 8通孔引腳可能是最容易連接的地方。需要注意的是，MS - 8和DIP - 8位于電路板的背面（焊接面），不建議在生產(chǎn)中使用背面安裝這些元件。

交流耦合

電阻R6和R8在LTC1966/7/8與驅(qū)動DC427B的信號之間提供了10kΩ的電阻。對于50Ω信號發(fā)生器，這些電阻并非必需，但當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器驅(qū)動DC427時，它們很有幫助，因為LTC1966/7/8的CMOS輸入所吸取的快速電流尖峰可能會使運(yùn)算放大器的輸出級產(chǎn)生混淆（數(shù)據(jù)手冊中有相關(guān)描述）。另一個重要原因是可以將其中一個電阻換成電容以提供交流耦合，可選擇如LTC1966/7/8數(shù)據(jù)手冊中所述的1206封裝電容。

開爾文檢測點

LTC1966/7/8的典型轉(zhuǎn)換增益精度為±0.1%，測量這種精度可能比較困難。主要挑戰(zhàn)在于將已知良好的準(zhǔn)確輸入信號傳輸?shù)絃TC1966/7/8，同時避免受到寄生效應(yīng)的影響。在50Ω環(huán)境中，即使串聯(lián)0.05Ω也會導(dǎo)致信號衰減0.1%。當(dāng)然，許多50Ω端接器的公差為±1%，包括DC427B上的R7和R9。為了補(bǔ)償這些影響，可以對LTC1966輸入處的信號進(jìn)行開爾文檢測。但寄生電容可能會影響LTC1966的采樣，或者LTC1966的采樣可能會降低檢測到的信號電平，具體取決于確切的阻抗和寄生水平。首選方法是在串聯(lián)饋電電阻R6和R8的外側(cè)，即位于R6和R8左側(cè)的測試點TP1和TP2處進(jìn)行檢測。如需進(jìn)一步了解LTC1966/7/8的輸入采樣，請參考數(shù)據(jù)手冊“應(yīng)用信息”部分的“輸入阻抗”信息。

插孔和接線柱

連接器J1和J2允許安裝BNC插孔，如CONNEX 112404型。電路板周邊的各種孔允許安裝接線柱，如MILL - MAX 2501 - 2型。不過，孔的尺寸和位置允許在不安裝接線柱的情況下使用夾線連接。

關(guān)機(jī)

最后，移除跳線JP1后，LTC1966/7/8的使能引腳可以通過E2進(jìn)行外部驅(qū)動。需要注意的是，即使LTC1966/7/8禁用，LT1494運(yùn)算放大器和R1/R3分壓網(wǎng)絡(luò)仍會繼續(xù)消耗電流。若要測量LTC1966的接近零電流，可移除零Ω分流器R14和R15。也可以移除這些分流器，以便用與LTC1966/7/8不同的電源電壓為可選濾波器供電。

通過以上對演示電路427B的詳細(xì)介紹，相信大家對其有了更深入的了解。在實際設(shè)計中，你可以根據(jù)具體需求靈活運(yùn)用這些特性，實現(xiàn)高效的RMS到DC轉(zhuǎn)換。你在使用類似電路時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。