高性能模块化仪器仪表如何实现更好的应用和更小的尺寸
继数代定制型台式仪器仪表之后，技术的发展继续朝着更灵活、软件控制以及尺寸更小的模块化仪器仪表方向前进。然而，降低功耗以实现噪声和测量精度目标依然极具挑战。
移动性的实现是摈弃台式仪器仪表的一个因素。基于定制和机架的大型系统从物流角度来讲有局限性。将工作柜/桌面设备分拆成较小的节点可实现自定义配置，并针对测试站点或对象的环境和尺寸优化仪器仪表。通过将测量仪器仪表拆分成较小的节点可以改善移动性，并减少接线和安装麻烦。与本地移动仪器仪表的接线连接比部署长线缆回到中央机架或台式仪器仪表容易。花在验证接线和更正错误接线上的时间也能节省下来。尺寸的变化暂且不论，对最佳测试性能、确定性以及精度的要求依然存在。
应用领域
高动态范围的模块化平台仪器仪表是二十一世纪测量设备的基本要求。仪器仪表为各式各样专业领域的进一步创新、研究和开发提供了所需的测量能力。
材料科学研发领域的测试，从风车叶片的结构分析到涡轮机的健康程度、维护保养和电气输出。
测量应力/压电传感器的输出、调理电压并实现量化分析以便进行结构健康和材料开发，同时提供无干扰的清晰测量。
汽车座舱噪声测量。原型开发期间对座舱内的麦克风输出进行数字化，实现更快速、更精确的控制环路，提升工厂生产吞吐率。 ff
电气测试：
音频测量，针对语音激活控制和操作开发高级麦克风模块和扬声器。
参数测量精度和速度与测试成本有关的无源和有源电子器件中ATE内的电气测试。
EEG需要接近直流的特定带宽内的极高动态范围。要求更低的功率，以便将数百个同步测量通道封装在小尺寸内。
这些种类繁多应用具有同样复杂的通道数。工业应用中的标准8通道模块扩展至512通道及以上，用于EEG测量。关键是将前端测量设计扩展至大量通道，同时保持同步采样。它是数据的基础，指导了整整一代产品的研究、开发、生产和最终使用。
在创造更小封装的同时保持测量通道密度要求高功效。增加模数转换器(ADC)和链路的动态范围（促使其向110 dB发展），同时将电流消耗限制在合理范围内，这是一场持久战。平衡动态范围、输入带宽和电流消耗不是容易的事。
依靠 AD7768 和 AD7768-4 能力实现的新ADC子系统已经问世。它可以凭借数字化能力实现更宽的带宽、比以往更高的精度，提供多通道中的保真度和同步采样。它还具有解决散热难题的工具，可平衡高动态范围模块化系统设计中的动态范围、输入带宽和电流消耗。
可重配置散热尺寸、软件可编程测量带宽
AD7768可适应测量场景。散热、更小的空间以及缺少主动式冷却都是模块化仪器仪表的限制，而AD7768采用内置操作模式，提供快速、中速和节能调节。对于给定的输入带宽，用户可决定功耗高低，从而减少模块内的热量。一个例子就是在51.2 kHz的输入带宽内进行数字化。这类带宽常用于FFT式分析，因为它在FFT输出中提供整数仓大小。AD7768采用砖墙数字滤波器帧，需要输入带宽。低纹波通带和陡峭的过渡带结合频率超过51.2 kHz时的全衰减，意味着奈奎斯特频率附近不会出现折返。对于AD7768，用户可以选择快速或中速工作模式。该决策必须权衡电流消耗和动态范围，具体取决于系统限制哪个因素。下面我们看看具体情况：
图1. 数字化50 kHz输入带宽。快速模式性能，FFT表示采用ADA4896-2驱动的性能。（AD7768为快速模式，dec × 64得到输出速率为128 kSPS）预充电模拟输入缓冲器开启。 图2. 数字化50 kHz输入带宽。中速模式性能，FFT表示采用ADA4896-2驱动的性能。（AD7768为中速模式，dec × 32得到输出速率为128 kSPS）预充电模拟输入缓冲器开启。
这里展示了动态范围和电流消耗的权衡，使用下列基本设置：MCLK = 32.768 MHz，低纹波通带滤波器（“砖墙”），每种模式128 kSPS数据速率，采用1 kHz输入正弦波数字化50 kHz输入带宽，满量程以下–0.5 dB。图1和图2显示了ADC性能对比：模拟输入正弦波的一个出色的低失真数字版本。中速模式可降低电流消耗，但牺牲噪声和3 dB动态范围。
表1. 数字化并创建51.2 kHz带宽的FFT。选择最高的动态范围或最低的电流消耗。
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