Su extremo frontal analógico es una herramienta muy importante para obtener resultados de conversión de calidad de su ADC
Hay cuatro problemas básicos con la conexión de una entrada de ADC directamente al "mundo exterior":
- Las entradas de ADC son relativamente frágiles (solo pueden manejar unos pocos voltios de CC sin daños), y los chips de ADC pueden ser costosos / difíciles de reemplazar (varios dólares y en SMT o BGA de paso fino)
- Las entradas de ADC tienen una impedancia de entrada relativamente baja (decenas de kOhms) y variable (debido a la muestra interna y la etapa frontal), que no es compatible con las expectativas de una entrada del mundo exterior (que debe estar a una alta impedancia fija para evitar perder la señal de estilo divisor de voltaje)
- Los ADC necesitan un filtro anti-aliasing para evitar que las frecuencias altas no se muestreen en la banda de paso deseada, ya que los alias no pueden ser rechazados en el dominio digital.
- Los niveles normales de la señal del mundo real a menudo no hacen un buen uso del rango dinámico de la entrada del ADC: las salidas de los sensores e incluso las señales de nivel de línea pueden usar solo una fracción del rango del voltaje de entrada, desperdiciando bits de ADC y precisión de referencia. pagado caro por.
Se necesita una etapa frontal análoga (AFE) para resolver todos estos problemas. En su forma más simple, una AFE puede ser una etapa simple de integrador de amplificador operacional o filtro de paso bajo (LPF) (un solo polo de paso bajo para anti-aliasing) con alguna ganancia o atenuación de banda de paso fija para hacer coincidir el nivel de la señal de entrada con los ADC. Las AFE más complejas utilizan múltiples amplificadores operacionales para separar mejor las funciones de ganancia y filtro, rechazar otras señales no deseadas (como compensaciones de DC o infrasonido en algunas aplicaciones de audio), agregar polos LPF adicionales (para permitir el funcionamiento del ADC más cerca de su ancho de banda Nyquist de la mitad la frecuencia de muestreo), o la interfaz con entradas más complejas (como entradas balanceadas, puentes de sensores, etc., piense en un preamplificador de micrófono o una etapa de receptor de línea, para el mundo del audio). Todo esto se suma a una mejor calidad de señal: no tiene su estación de radio local de AM en su canción favorita, ruidos de pops fuertes que interrumpen el programa, o su volumen hasta 11 solo para escuchar cualquier cosa. .
A continuación se muestra un AFE simple (tal vez pre-Muntzed, si lo desea) para su PCM1804. Tenga en cuenta que el OPAx134 está diseñado para una doble fuente de alimentación, por lo que un amplificador operacional con un mejor rango de modo común y cambio de salida. que OPAx134 debe ser favorecido para este trabajo, dadas las restricciones de voltaje de suministro. R1 y R2 son resistencias del 1%, mientras que C1 es una película o tipo C0G y un polímero de tántalo es la mejor opción para el bloque C3 de CC. La ganancia es de aproximadamente 6 con una reducción de un solo polo a 20 kHz, lo que hace que el nivel de la línea de consumo de 0.8V p-p llegue a 4.8V p-p para completar el rango dinámico del PCM1804 de manera bastante ordenada. Vcom es el voltaje de modo común (2.5V) suministrado por el PCM1804.
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Además, mientras todo este condicionamiento de entrada está ocurriendo, los amplificadores operacionales de la AFE son más fáciles de proteger del caos externo ( como tener 48V de energía fantasma descargada en todos ellos a la vez ) que una entrada de ADC frágil y se puede hacer fácilmente reemplazable (muy buenos amplificadores operacionales como el OPA2134 sugerido por Hoja de datos de la PCM1804 todavía están disponibles en el estándar SOIC-8 / SOIC-14 e incluso DIP-8 / DIP-14, este último visto a veces en tomas de corriente en trabajos industriales donde Un intercambio rápido de amplificadores operacionales puede hacer que una tarjeta analógica vuelva a funcionar.