ADI AD7768BSTZ模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文資料

一、型號(hào)與類型

AD7768BSTZ是Analog Devices Inc.（亞德諾半導(dǎo)體）生產(chǎn)的一款高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），屬于Sigma-Delta（Σ-Δ）型ADC。該轉(zhuǎn)換器提供8通道和4通道兩種版本，分別對(duì)應(yīng)AD7768BSTZ和AD7768-4BSTZ，兩者均具備同步采樣功能，適用于對(duì)精度和動(dòng)態(tài)范圍要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　廠商名稱：ADI

　　元件分類：模數(shù)轉(zhuǎn)換器

　　中文描述： 模數(shù)轉(zhuǎn)換器,24 bit,256 kSPS,差分,偽差分,3線，4線，串行，SPI,單,2 V

　　英文描述： Analog to Digital Converters-ADC 256ksps 8 ch wideband 24B SD-ADC

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://syqqgy.com/data/k01-36682110-AD7768BSTZ.html

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　　AD7768BSTZ概述

　　AD7768是一款8通道、24位、同步采樣、Σ-Δ(Σ-Δ)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，具有功率縮放功能和110.8KHz帶寬。這些器件每個(gè)通道都有一個(gè)Σ-Δ調(diào)制器和數(shù)字濾波器，可實(shí)現(xiàn)交流和直流信號(hào)的同步采樣。典型應(yīng)用包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：USB/PXI/以太網(wǎng)、儀器儀表和工業(yè)控制回路、音頻測(cè)試和測(cè)量、振動(dòng)和資產(chǎn)狀況監(jiān)測(cè)、三相電能質(zhì)量分析、聲納、高精度醫(yī)用腦電圖（EEG）/肌電圖（EMG）/心電圖（ECG）。

　　精密的交流和直流性能

　　每通道256KSPS最大ADC ODR，108dB動(dòng)態(tài)范圍，-120dB THD典型值

　　FSR積分非線性度(INL)±2ppm，偏移誤差±50?V，F(xiàn)SR增益誤差±30ppm

　　優(yōu)化功率耗散與噪聲、輸入帶寬的關(guān)系

　　可選功率、速度和輸入帶寬：快速（最高速度）：110.8KHz BW，51.5mW/ch

　　每通道數(shù)字濾波器

　　可編程輸入帶寬/采樣率

　　數(shù)據(jù)接口和菊花鏈上的CRC錯(cuò)誤檢查

　　64引線LQFP封裝

　　工作溫度范圍為-40至105°C

　　AD7768BSTZ中文參數(shù)

　　AD7768BSTZ引腳圖

二、工作原理

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ采用Sigma-Delta調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)通過過采樣和噪聲整形來提高ADC的分辨率和動(dòng)態(tài)范圍。每個(gè)通道都集成了一個(gè)Σ-Δ調(diào)制器和數(shù)字濾波器，這些組件協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬信號(hào)的精確轉(zhuǎn)換。Sigma-Delta調(diào)制器通過不斷比較輸入信號(hào)與內(nèi)部參考電壓，產(chǎn)生高頻的二進(jìn)制輸出，隨后由數(shù)字濾波器對(duì)高頻輸出進(jìn)行濾波和降采樣，最終輸出高精度的數(shù)字信號(hào)。

三、特點(diǎn)

1. 高精度：AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ提供24位分辨率，能夠捕獲非常細(xì)微的信號(hào)變化，確保數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

2. 高動(dòng)態(tài)范圍：在110.8 kHz的最大輸入帶寬下，該ADC能實(shí)現(xiàn)108 dB的動(dòng)態(tài)范圍，適用于需要處理大動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的應(yīng)用。

3. 同步采樣：所有通道能夠同時(shí)采樣，保證了多通道信號(hào)之間的相位一致性，適用于需要精確相位信息的場(chǎng)景。

4. 靈活的功率模式：用戶可以根據(jù)需要選擇快速模式、中值模式或低功耗模式，以優(yōu)化功耗和噪聲性能。

5. 豐富的數(shù)字濾波功能：提供寬帶、低通、sinc5等多種數(shù)字濾波器選項(xiàng)，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

6. 低噪聲：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造工藝，該ADC在多種工作模式下均能保持較低的噪聲水平。

7. 寬輸入范圍：模擬電源電壓支持2.25 V至5 V，數(shù)字電源電壓支持1.8 V至3.6 V，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

8. 高可靠性：采用先進(jìn)的封裝技術(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量控制流程，確保產(chǎn)品的高可靠性和長(zhǎng)壽命。

四、應(yīng)用

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ因其卓越的性能和靈活性，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域：

1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：如USB、PXI、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠精確捕獲并轉(zhuǎn)換各種模擬信號(hào)。

2. 儀器儀表和工業(yè)控制回路：在需要高精度測(cè)量的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，該ADC能夠提供穩(wěn)定可靠的信號(hào)轉(zhuǎn)換。

3. 音頻測(cè)試和測(cè)量：適用于音頻信號(hào)的精確采集和分析，確保音頻質(zhì)量的準(zhǔn)確評(píng)估。

4. 振動(dòng)和資產(chǎn)狀況監(jiān)測(cè)：通過同步采樣和多通道功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)和狀態(tài)，預(yù)防故障發(fā)生。

5. 三相電能質(zhì)量分析：在電力系統(tǒng)中，該ADC能夠精確測(cè)量三相電流和電壓，分析電能質(zhì)量。

6. 聲納：在海洋探測(cè)和水下聲納系統(tǒng)中，AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ能夠處理復(fù)雜的聲信號(hào)，提供高精度的測(cè)量結(jié)果。

7. 高精度醫(yī)用設(shè)備：如腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）、心電圖（ECG）等設(shè)備，需要高精度ADC來捕獲生物電信號(hào)。

五、參數(shù)

以下是AD7768BSTZ（8通道版本）的主要參數(shù)：

• 分辨率：24位

• 通道數(shù)量：8通道

• 接口類型：SPI

• 采樣比：256 kS/s

• 輸入類型：差分

• 結(jié)構(gòu)：Sigma-Delta

• 模擬電源電壓：2.25 V至5 V

• 數(shù)字電源電壓：1.8 V，2.5 V至3.6 V

• SNR（信噪比）：111 dB

• SFDR（無雜散動(dòng)態(tài)范圍）：128 dBc

• SINAD（信噪和失真率）：107.5 dB

• THD（總諧波失真）：-120 dB

• 輸入帶寬：110.8 kHz（最大）

• 積分非線性（INL）：±2 ppm

• 失調(diào)誤差：±50 μV

• 增益誤差：±30 ppm

• 功耗（每通道）：

• 快速模式：51.5 mW

• 中值模式：27.5 mW

• 低功耗模式：13.8 mW

封裝與尺寸

• 封裝類型：LFCSP（Lead Frame Chip Scale Package），這是一種小型的表面貼裝封裝，有助于減小PCB占用空間并提高可靠性。

• 尺寸：具體尺寸依據(jù)封裝類型而異，但通常非常小，適合高密度集成應(yīng)用。

噪聲性能

• 熱噪聲：在指定條件下，AD7768BSTZ的熱噪聲極低，有助于提升系統(tǒng)的信噪比。

• 量化噪聲：由于其高分辨率，量化噪聲被大大降低，從而提高了測(cè)量的精確度。

溫度范圍

• 工作溫度：-40°C至+85°C，寬溫度范圍使其能在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。

• 存儲(chǔ)溫度：-65°C至+150°C，確保在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中不受溫度影響。

同步與觸發(fā)

• 同步采樣：所有通道可同時(shí)啟動(dòng)采樣，確保信號(hào)相位的一致性。

• 外部觸發(fā)：支持外部觸發(fā)信號(hào)，可根據(jù)需要控制采樣時(shí)刻，適用于需要精確控制采樣時(shí)間的應(yīng)用。

數(shù)字輸出特性

• 數(shù)據(jù)格式：通常提供直二進(jìn)制或偏移二進(jìn)制格式，具體取決于配置。

• 數(shù)據(jù)速率：通過SPI接口輸出，數(shù)據(jù)速率可根據(jù)需要配置，最高可達(dá)配置的最大采樣率。

其他特性

• 校準(zhǔn)：內(nèi)部校準(zhǔn)電路可自動(dòng)或手動(dòng)校準(zhǔn)，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

• 過壓保護(hù)：具備輸入過壓保護(hù)功能，防止輸入信號(hào)超出允許范圍時(shí)損壞ADC。

• 電源電壓監(jiān)控：內(nèi)置電源電壓監(jiān)控功能，確保電源電壓在允許范圍內(nèi)時(shí)ADC正常工作。

六、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)包含AD7768BSTZ的系統(tǒng)時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：

1. 電源設(shè)計(jì)：為ADC提供穩(wěn)定、低噪聲的模擬和數(shù)字電源至關(guān)重要。建議使用低噪聲的線性穩(wěn)壓器，并盡量將電源線路與模擬信號(hào)線路分開，以減少干擾。

2. 接地設(shè)計(jì)：良好的接地設(shè)計(jì)對(duì)于減少噪聲和干擾至關(guān)重要。應(yīng)采用星形接地方式，將模擬地和數(shù)字地分開，并在一點(diǎn)連接。

3. 布局與布線：在PCB布局時(shí)，應(yīng)盡量縮短模擬信號(hào)路徑，避免長(zhǎng)距離傳輸帶來的噪聲和干擾。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)線路應(yīng)遠(yuǎn)離模擬信號(hào)線路，以減少數(shù)字噪聲對(duì)模擬信號(hào)的干擾。

4. 濾波器設(shè)計(jì)：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的數(shù)字濾波器，以優(yōu)化ADC的性能。濾波器的選擇應(yīng)考慮信號(hào)的帶寬、噪聲和失真等因素。

5. 軟件配置：通過SPI接口對(duì)ADC進(jìn)行配置，包括采樣率、數(shù)據(jù)格式、濾波器類型等。合理配置可以最大化ADC的性能。

七、總結(jié)

AD7768BSTZ是一款高性能、多通道的Sigma-Delta型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以其高精度、高動(dòng)態(tài)范圍、同步采樣和低噪聲等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)采集、儀器儀表、工業(yè)控制、音頻測(cè)試、振動(dòng)監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通過合理的設(shè)計(jì)和配置，可以充分發(fā)揮其卓越的性能，為各種高精度測(cè)量應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

在設(shè)計(jì)過程中，需要注意電源、接地、布局與布線等關(guān)鍵因素，以確保ADC的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過軟件配置優(yōu)化ADC的性能，使其更好地滿足應(yīng)用需求?？偟膩碚f，AD7768BSTZ是一款值得推薦的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，為高精度測(cè)量應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。