高温低功耗数据采集系统详解：电路设计与优势

本文深入探讨了一款高性能且低功耗的数据采集系统设计，特别针对在极端环境下如井下油气钻探、航空和汽车应用中实现可靠工作的需求。设计的核心是16位、600kSPS逐次逼近型模数转换器(ADC) AD7981，它能在高达175°C的温度条件下稳定运行。 电路的关键特性在于其低功耗设计，特别是在600kSPS采样速率下仅消耗4.65μA的电流，这对于电池供电的应用非常有利。AD7981采用了微功耗2.5V精密基准源ADR225作为外部基准电压，它不仅符合高温工作标准，而且在210°C时静态电流控制在60μA以内，进一步节省能源。 驱动AD7981的是耐高温、低功耗运算放大器AD8634，这种选择确保了整个信号链在高温条件下的稳定性。设计中使用的集成电路和PCB组件均经过高温环境优化，采用单金属线焊工艺，以增强热稳定性。印刷电路板材料和构造技术的选择考虑到了高温工作的需求，如使用耐温材料和严格的散热设计。 电路设计详细到包括了伪差分模拟输入结构，这种结构允许对IN+和IN-输入信号进行精确采样，抑制共模噪声，同时IN+输入支持单极性信号，IN-输入则有较低的限制。AD7981的10引脚封装设计进一步简化了驱动需求，减少了电路复杂度。 除了硬件设计，本文还提供了完整的设计支持包，包括物料清单、原理图、装配和布局文件，便于其他工程师理解和复制此设计。这款数据采集系统在保证高性能的同时，兼顾了低功耗和环境适应性，对于那些需要在苛刻条件下工作的应用场景来说，具有很高的实用价值。