175°C高温环境下高性能低功耗数据采集系统详解

本文档详细介绍了设计的一款高性能且低功耗的数据采集系统，该系统主要应用于需要在极端高温环境下工作的领域，如井下油气钻探、航空和汽车等。核心组件是16位、600 kSPS逐次逼近型模数转换器（ADC）AD7981，其器件具有高达175°C的额定、特性测试和性能保证温度，确保在恶劣条件下仍能稳定运行。 为了实现低功耗目标，电路选择了微功耗2.5V精密基准源ADR225作为AD7981的外部基准电压源，即使在210°C高温下，其静态电流也只有60μA。AD7981自身在600kSPS时的功耗仅为4.65μA，这显著降低了系统的能耗。驱动AD7981的运算放大器AD8634也经过了高温和低功耗优化。 整个电路设计充分考虑了高温环境下的耐受性，所有IC封装采用高温兼容的单金属线焊技术。在电路构建方面，选取了无源元件、高温PCB材料以及优化的构造技术，确保了整个信号链的稳定性。文档还提供了全面的设计支持包，包括物料清单、原理图、装配和布局文件，方便用户理解和实施。 模数转换器部分，AD7981是一个单电源设计，使用逐次逼近架构，能够以600kSPS的速率进行采样。它具有两个电源引脚，分别是内核电源VDD和数字输入/输出接口电源VIO，VIO允许与1.8V至5.0V的逻辑电路无缝连接，同时，VDD和VIO可以并联使用以减少电源需求。为了节能，AD7981在两次转换之间会自动进入休眠模式，功耗与采样速率呈线性关系，这使得它在不同应用场景下都能提供高效的数据采集。 这款设计不仅满足了高性能和低功耗的要求，还在高温环境下的可靠性和系统集成方面下了功夫，为各种高温应用提供了强大的数据采集解决方案。