引言
　　在當今工業(yè)自動化應用中，復雜的控制系統(tǒng)代替人工來操作不同的機器和過程。術語“自動化”指其智能化足以制定正確的過程決策從而實現目標結果的系統(tǒng)。我們這里所說的“系統(tǒng)”是指閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)依賴于輸入至控制器的傳感器數據，提供反饋，控制器據此采取措施。這些措施就是控制器輸出的變化。通過確保高性能、高可靠性工業(yè)操作，閉環(huán)控制系統(tǒng)對于現代化工業(yè)4.0工廠的工業(yè)自動化和效率至關重要。
　　本文討論閉環(huán)系統(tǒng)的關鍵要素，重點關注模/數轉換器（ADC）和數/模轉換器（DAC）的關鍵角色。文章介紹多片高速ADC和DAC作為控制系統(tǒng)核心的關鍵作用和性能優(yōu)勢。最后，我們以MAXREFDES32和MAXREFDES71參考設計為例，介紹隔離電源和數據子系統(tǒng)在工業(yè)閉環(huán)中的應用。
　　開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)概覽
　　工業(yè)控制系統(tǒng)可分為兩類：開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。
　　開環(huán)控制系統(tǒng)為連續(xù)控制系統(tǒng)，不提供來自于輸出的反饋。因此，控制過程只受系統(tǒng)輸入的影響。傳統(tǒng)上，電控制系統(tǒng)主要為開環(huán)，要求人工調節(jié)過程變量，以實現或維持預期輸出。典型的自動噴灑系統(tǒng)就是開環(huán)系統(tǒng)的一個例子。噴灑器的控制器只知道何時打開閥門以及何時將其關閉，并不利用傳感器檢測土壤的含水量或者利用數據轉換器將數據輸入至控制器。所以，即使土壤已經濕透或是下雨天，自動噴灑系統(tǒng)仍然會打開閥門；只要沒有人手動關閉系統(tǒng)，系統(tǒng)就會執(zhí)行其任務。開環(huán)系統(tǒng)的缺點顯而易見：沒有任何反饋，系統(tǒng)不能自動調節(jié)其過程來更改其輸出。因此，開環(huán)系統(tǒng)的剛性、不靈活性使其不適合工業(yè)控制自動化應用的速度和可變性要求。此外，工廠需要雇傭許多人來監(jiān)督和管理系統(tǒng)！
　　現在，我們討論一下閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)從傳感器收集反饋信息，并對其輸出做出相應的過程調節(jié)，完全自動化、無需人工介入。家庭中帶有溫度監(jiān)控器的暖氣系統(tǒng)就是閉環(huán)系統(tǒng)的例子。本例中，設定的溫度目標是系統(tǒng)的輸入，實時環(huán)境溫度是系統(tǒng)的反饋。溫度監(jiān)控器中的溫度傳感器將溫度數據反饋給控制器。通過將檢測的環(huán)境溫度與設定的溫度目標進行比較，控制器做出相應的決策，決定何時打開/關閉鍋爐或空調。
　　高性能閉環(huán)設計的關鍵
　　電子閉環(huán)控制系統(tǒng)通常包括三種元素：控制器、反饋信號輸入（ADC）和輸出執(zhí)行器（DAC）。ADC檢測并向控制器反饋重要信息?？刂破骰诜答佇畔⒅贫Q策，調節(jié)控制量；向DAC執(zhí)行器發(fā)送信號，后者處理控制量輸出。ADC和DAC的速度和精度對閉環(huán)至關重要。如果控制系統(tǒng)不能足夠快地響應故障條件，就可能發(fā)生災難性系統(tǒng)故障。
　　模擬輸出的高速和低噪聲性能
　　好的閉環(huán)控制系統(tǒng)要求ADC具有高分辨率、低失真以及快采樣率，以獲得快速、高精度反饋。
　　圖1和2所示為交流信號的FFT和直流直方圖結果。交流輸入信號的快速傅里葉變換（FFT）和直流輸入信號的直方圖提供了關于A/D轉換系統(tǒng)性能的重要信息。
　　
　　圖1.通道1 （AIN1）的交流FFT，使用板載電源；差分-12V至+12V、20kHz正弦波輸入信號；400ksps采樣率；Blackman-Harris窗；室溫。數據來自于MAXREFDES71參考設計。