1 引言

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAQ) 應(yīng)用廣泛，從剎車(chē)測(cè)試中的加速度和速度測(cè)量，到結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)變測(cè)量，不一而足。

DAQ 系統(tǒng)中使用的一些傳感器可以在其數(shù)據(jù)表中提供指定的測(cè)量帶寬。例如，振動(dòng)監(jiān)測(cè)中使用的典型 MEMS 加速計(jì)的頻率響應(yīng)可以為直流 (0Hz) 至 10kHz。然而，在測(cè)量帶寬之外，傳感器可能具有諧振頻率，這是傳感器最靈敏的位置，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真。前面提到的 MEMS 加速計(jì)可以具有大約 60kHz 的諧振頻率。接近 60kHz 的任何雜散信號(hào)都可能被放大，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。要修正此誤差，可使用抗混疊濾波器來(lái)濾除不需要的頻率。請(qǐng)注意，傳感器的諧振頻率只是可能出現(xiàn)在測(cè)試環(huán)境中的噪聲的一個(gè)示例。

本報(bào)告重點(diǎn)介紹使用 PGA855、THS4551 和 ADS127L21 為高達(dá) 100kHz 的帶寬設(shè)計(jì)的信號(hào)鏈，如圖 1-1 所示。ADS127L21 的評(píng)估板具有板上存在 THS4551 的抗混疊濾波器，但帶寬和容差不適用于更高的頻率。進(jìn)行了調(diào)整以增加濾波器帶寬，并通過(guò)仿真和硬件測(cè)量進(jìn)行了驗(yàn)證。

ADS127L21 是一款 24 位、高速、寬帶寬、Δ-Σ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。ADS127L21 可提供出色的交流和直流性能，以及多個(gè)內(nèi)部數(shù)字濾波器選項(xiàng)，其中包括完全可編程的有限脈沖響應(yīng) (FIR) 和無(wú)限脈沖響應(yīng) (IIR) 濾波器，因此非常適合各種數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。THS4551 是用于驅(qū)動(dòng) ADS127L21 的差分放大器。ADS127L21 專(zhuān)為具有出色直流精度、低噪聲以及穩(wěn)健容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)，因此非常適合需要高精度以及出色信噪比 (SNR) 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

PGA855 是輸入放大器。PGA855 是一款精密的高帶寬可編程增益儀表放大器。PGA855 具有八種二進(jìn)制增益設(shè)置（從 0.125V/V 的衰減增益到最大 16V/V），可以通過(guò)三個(gè)數(shù)字增益選擇引腳進(jìn)行選擇。使用 VOCM 引腳單獨(dú)設(shè)置輸出共模電壓。該器件采用德州儀器 (TI) 的超 β 輸入晶體管，這些晶體管可提供超低輸入失調(diào)電壓、漂移、輸入偏置電流、輸入電壓噪聲和電壓噪聲。