3 Leistungsvergleich zwischen isolierten Verst?rkern und isolierten Modulatoren

Tabelle 3-1 zeigt den grundlegenden Leistungsunterschied zwischen isolierten Verst?rkern und isolierten Modulatoren.

In einem Design auf Basis eines isolierten Verst?rkers wird das gemessene Analogsignal mehreren Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlungen unterzogen. Die Stufen innerhalb des isolierten Verst?rkers, der differenziellen und unsymmetrischen Stufe und des ADC (extern oder intern) der MCU oder des DSP reduzieren die Gesamtgenauigkeit und das Rauschverhalten und erh?hen die Latenz. Die feste Tiefpassfilterimplementierung in der Ausgangsstufe des isolierten Verst?rkers begrenzt die Signalbandbreite. Eine externe Operationsverst?rker-basierte Schaltung für die Umwandlung von differenziellen in unsymmetrische Signale kann verwendet werden, um einen aktiven Tiefpassfilter zu erzeugen, der die Signalbandbreite weiter begrenzt und dadurch die Rauschleistung verbessert. Der isolierte Verst?rker eine feste Latenz aus. Designs auf der Basis isolierter Verst?rker werden aufgrund ihrer Vertrautheit in der Nutzung und der relativ einfachen Implementierung h?ufig verwendet.

Wie in Abbildung 2-1 gezeigt, wird das gemessene Analogsignal in einem isolierten Modulator-basierten Design nur einer Analog-Digital-Wandlung unterzogen. Dieses Design macht eine differenzielle zu unsymmetrische Stufe überflüssig, wodurch die Anzahl der Komponenten und die Designgr??e reduziert werden. Der in einem Design mit isoliertem Verst?rker verwendete A/D-Wandler, der in vielen Situationen die maximal erzielbare Abtastaufl?sung und Genauigkeit einschr?nkt, ist nicht mehr erforderlich. Dieser isolierte modulatorbasierte Ansatz bietet eine verbesserte Signalrauschleistung und Gesamtgenauigkeit und kann eine h?here Signalbandbreite und geringere Latenz erreichen als ein isoliertes verst?rkerbasiertes Design. Isolierte Modulatoren bieten einen viel schnelleren digitalen Bitstream-Ausgang, typischerweise bis zu 20 MHz. Das Sigma-Delta-Filtermodul (SDFM) in den Mikrocontroller-Familien (z. B. TMS320F2807x und TMS320F2837x) bietet eine einfache M?glichkeit, die Rauschleistung und Signalbandbreite oder Latenz zu optimieren. Wie in Tabelle 3-2 gezeigt, führt eine Implementierung mit h?herem Oversampling-Verh?ltnis (OSR) zu einer besseren Genauigkeit und einer optimierten Abtastaufl?sung, aber gleichzeitig auch zu einer geringeren Signalbandbreite und einer h?heren Latenz. Auf ?hnliche Weise verringert die Minderung des OSR die Genauigkeit und die Abtastaufl?sung, erh?ht aber die Bandbreite und führt zu einer geringeren Latenz. Ein ?hnlicher DSP oder ein FPGA kann auch einen solchen Digitalfilter implementieren.

Darüber hinaus k?nnen, wie in Abbildung 3-1 gezeigt, mehrere digitale Filter parallel implementiert werden, um alles gleichzeitig zu erreichen: eine h?here Abtastaufl?sung, eine geringere Latenz und eine h?here Bandbreite. Einer der Digitalfilter kann einen hohen OSR-Digitalfilter für ein besseres Rauschverhalten implementieren, und ein anderer kann einen Digitalfilter mit kurzer Latenzzeit implementieren.

Aufgrund der Systemvorteile, die ein isoliertes modulatorbasiertes Design bietet, ist ein Trend zu beobachten, bei Hochleistungssystemen auf isolierte modulatorbasierte Designs umzusteigen.