ADI AD7124-4BRUZ模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文資料

一、型號與類型

ADI（Analog Devices, Inc.）推出的AD7124-4BRUZ是一款高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），屬于AD7124系列。該型號特別適用于需要高精度、低功耗以及高集成度的測量應(yīng)用。AD7124-4BRUZ采用24位Σ-Δ（Sigma-Delta）型ADC技術(shù)，結(jié)合其內(nèi)置的低噪聲、低漂移特性，成為眾多精密測量場景下的理想選擇。

　　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,19.2 kSPS,差分,偽差分,S單端,3線，4線，Microwire，QSPI，串行，SPI,單,2.7 V

　　英文描述： 4-Channel,Low Noise,Low Power,24-Bit,Sigma-Delta ADC with PGA and Reference

　　數(shù)據(jù)手冊：http://syqqgy.com/data/k01-36686694-AD7124-4BRUZ.html

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　　AD7124-4BRUZ概述

　　AD7124-4是一款低功耗、低噪聲、完全集成的模擬前端，用于高精度測量應(yīng)用。片上低增益級確保小振幅的信號可以直接與ADC接口。該器件的主要優(yōu)點之一是，它使用戶可以靈活地采用三種集成的電源模式之一。電流消耗、輸出數(shù)據(jù)速率范圍和均方根噪聲可以根據(jù)所選擇的電源模式進(jìn)行定制。該設(shè)備還提供了大量的過濾器選項，確保用戶擁有最高程度的靈活性。該設(shè)備建立了最高程度的信號鏈集成。該器件包含一個精確、低噪聲、低漂移的內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)，也接受一個外部差分基準(zhǔn)，它可以在內(nèi)部進(jìn)行緩沖。它被廣泛用于溫度測量、壓力測量、工業(yè)過程控制、儀器儀表、智能變送器等應(yīng)用中。

　　在所有功率模式下，高達(dá)22個無噪聲位（增益=1）

　　獨立接口供電，斷電電流最大為3?A

　　在25SPS時同時抑制50Hz/60Hz（單周期穩(wěn)定）

　　診斷功能（有助于安全完整性等級（SIL）認(rèn)證）

　　交叉點復(fù)用的模擬輸入，4個差分/7個偽差分輸入

　　內(nèi)部基準(zhǔn)漂移為15ppm/°C。工作溫度為-40°C至+125°C

　　匹配的可編程激勵電流，內(nèi)部時鐘振蕩器，片上偏置電壓發(fā)生器

　　低壓側(cè)電源開關(guān)，通用輸出，內(nèi)部溫度傳感器

　　自我和系統(tǒng)校準(zhǔn)，傳感器燒毀檢測，自動通道排序器

　　封裝方式為24引腳薄的縮小小外形封裝[TSSOP]

　　AD7124-4BRUZ中文參數(shù)

　　AD7124-4BRUZ引腳圖

二、工作原理

Σ-Δ型ADC以其高分辨率和低噪聲特性而著稱，特別適用于需要長時間積分以提高信噪比的場合。AD7124-4BRUZ的工作原理基于Σ-Δ調(diào)制技術(shù)，通過過采樣和噪聲整形來實現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換。具體來說，輸入信號首先經(jīng)過一個模擬調(diào)制器，該調(diào)制器將模擬信號轉(zhuǎn)換為高頻的數(shù)字信號流（即比特流）。隨后，這個比特流通過數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波和降采樣，最終輸出高精度的數(shù)字信號。

在AD7124-4BRUZ中，Σ-Δ調(diào)制器與內(nèi)部集成的精密基準(zhǔn)電壓源、可編程增益放大器（PGA）、激勵電流源等模塊協(xié)同工作，共同構(gòu)成一個完整的模擬前端（AFE）。這種高度集成的設(shè)計不僅簡化了外部電路設(shè)計，還提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

三、特點

1. 高精度與低噪聲：AD7124-4BRUZ內(nèi)置低噪聲24位Σ-Δ型ADC，支持無噪聲分辨率高達(dá)22位（增益為1時），能夠滿足絕大多數(shù)高精密測試的需求。其低功耗模式下的有效值噪聲僅為24 nV rms（1.17 SPS，增益=128），確保了極低的噪聲水平。

2. 高集成度：該器件集成了精密低噪聲、低漂移的內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)電壓源，可編程低漂移激勵電流源，以及開路測試電流控制和偏置電壓發(fā)生器等多個功能模塊。這些集成特性極大地簡化了外圍電路設(shè)計，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

3. 靈活的配置選項：AD7124-4BRUZ支持三種集成功率模式（低功耗、中功率、全功率），用戶可以根據(jù)實際需求靈活選擇，以平衡功耗、輸出數(shù)據(jù)速率和噪聲性能。此外，該器件還提供了多個濾波器選項和可編程增益（1至128），進(jìn)一步增強了其靈活性和適應(yīng)性。

4. 強大的診斷功能：為了保障系統(tǒng)的安全性和可靠性，AD7124-4BRUZ集成了豐富的診斷功能，包括循環(huán)冗余校驗（CRC）、信號鏈檢查和串行接口檢查等。這些功能有助于減少執(zhí)行診斷功能所需的外部元件數(shù)量，降低電路板空間需求，并縮短設(shè)計時間。

5. 廣泛的應(yīng)用場景：由于其高精度、低噪聲和高集成度的特點，AD7124-4BRUZ特別適用于溫度測量、壓力測量、工業(yè)過程控制、儀器儀表以及智能變送器等領(lǐng)域。

四、應(yīng)用

1. 溫度測量：在溫度測量領(lǐng)域，AD7124-4BRUZ的高精度和低噪聲特性使得其能夠準(zhǔn)確測量微小溫度變化。其內(nèi)置的可編程激勵電流源和開路檢測功能進(jìn)一步提高了測量的可靠性和準(zhǔn)確性。

2. 壓力測量：在壓力測量系統(tǒng)中，AD7124-4BRUZ能夠直接接入壓力傳感器輸出的小信號，并通過其高集成度的模擬前端進(jìn)行信號調(diào)理和轉(zhuǎn)換。其低噪聲和高精度特性確保了壓力測量的準(zhǔn)確性。

3. 工業(yè)過程控制：在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，AD7124-4BRUZ的多種配置選項和靈活性使其能夠輕松適應(yīng)各種復(fù)雜的控制需求。其內(nèi)置的通道序列器和自動通道時序控制器進(jìn)一步簡化了與器件的通信過程。

4. 儀器儀表：在儀器儀表領(lǐng)域，AD7124-4BRUZ的高精度和低功耗特性使其成為許多高精度測量儀器的理想選擇。其豐富的診斷功能和靈活的配置選項進(jìn)一步提高了儀器儀表的可靠性和可維護(hù)性。

五、參數(shù)

以下是AD7124-4BRUZ的主要參數(shù)：

• 分辨率：24位

• 通道數(shù)量：4個差分輸入或7個單端/偽差分輸入

• 采樣率：19.2 ksps

• 工作溫度范圍：-40°C至+125°C（軍用級）

• 模擬電源電壓：2.7 V至3.6 V單電源或±1.8 V雙電源

• 數(shù)字電源電壓：1.65 V至3.6 V

• 功耗：低功耗模式下255 μA（典型值），中功率模式下355 μA（典型值），全功率模式下9 mA（典型值）。在全功率模式下，AD7124-4BRUZ以最高的采樣率和性能運行，盡管功耗相對較高，但確保了最高的數(shù)據(jù)吞吐量和最低的轉(zhuǎn)換時間。這種設(shè)計使得AD7124-4BRUZ能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求，在功耗和性能之間做出靈活的權(quán)衡。在全功率模式下，ADC內(nèi)部的各個功能模塊均以最大能力運行，包括Σ-Δ調(diào)制器、數(shù)字濾波器、PGA等，以實現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)精度和最快的轉(zhuǎn)換速度。此時，ADC的功耗主要由這些高速運行的模塊以及必要的電源管理電路所消耗。然而，由于AD7124-4BRUZ采用了先進(jìn)的低功耗設(shè)計技術(shù)，即使在全功率模式下，其功耗也相對較低，有利于延長電池壽命或降低系統(tǒng)整體的能耗。值得注意的是，AD7124-4BRUZ的功耗還受到多種因素的影響，包括外部電源電壓、輸入信號幅度、環(huán)境溫度以及內(nèi)部配置設(shè)置等。因此，在實際應(yīng)用中，用戶應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求，合理配置ADC的參數(shù)和工作環(huán)境，以實現(xiàn)最佳的功耗和性能平衡。此外，AD7124-4BRUZ還提供了低功耗和中功率兩種工作模式，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和功耗要求。在低功耗模式下，ADC的功耗降至最低，適用于對功耗要求極高的便攜式設(shè)備或長時間運行的監(jiān)測系統(tǒng)。在中功率模式下，ADC的功耗和性能介于低功耗和全功率模式之間，提供了一種折中的選擇。

• 輸入噪聲：在1.17 SPS的采樣率下，增益為128時，有效值噪聲為24 nV rms（典型值），這使得AD7124-4BRUZ非常適合于需要極低噪聲環(huán)境的精密測量應(yīng)用。

• 增益范圍：可編程增益放大器（PGA）提供從1到128的增益范圍，允許用戶根據(jù)輸入信號的幅度靈活調(diào)整，從而優(yōu)化ADC的動態(tài)范圍和分辨率。

• 線性度：AD7124-4BRUZ的積分非線性（INL）和微分非線性（DNL）誤差非常低，確保了在整個輸入范圍內(nèi)的高精度測量。

• 數(shù)字接口：支持SPI（Serial Peripheral Interface）和QSPI（Quad SPI）兩種串行通信接口，提供靈活的數(shù)據(jù)傳輸方式。QSPI接口在高速數(shù)據(jù)傳輸時尤為有效，能夠顯著提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

• 電源電壓抑制比（PSRR）：高PSRR確保了ADC對電源噪聲的抑制能力，從而減少了外部電源波動對測量精度的影響。

• 封裝形式：通常采用LFCSP（Leadless Chip Scale Package）或MSOP（Mini Small Outline Package）等小型封裝，以適應(yīng)空間受限的應(yīng)用場景。

• 數(shù)字濾波器：內(nèi)置多種可編程數(shù)字濾波器，包括Sinc3、Sinc4等，用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的濾波器類型和截止頻率，以優(yōu)化噪聲性能和動態(tài)范圍。

• 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源：提供高精度、低漂移的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，無需外部基準(zhǔn)源即可實現(xiàn)高精度測量。同時，該基準(zhǔn)電壓源也支持外部基準(zhǔn)電壓輸入，以進(jìn)一步提高測量精度。

• 模擬輸入范圍：支持多種模擬輸入范圍配置，包括±10 V、±5 V、±2.5 V等，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。通過內(nèi)部PGA的增益調(diào)整，可以進(jìn)一步擴展或縮小實際的輸入信號范圍。

• 校準(zhǔn)功能：AD7124-4BRUZ提供內(nèi)部校準(zhǔn)功能，包括系統(tǒng)校準(zhǔn)、背景校準(zhǔn)等，以消除由工藝偏差和溫度變化引起的誤差。這些校準(zhǔn)功能可以自動進(jìn)行，無需用戶干預(yù)，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)過程。

• 時鐘源：支持外部時鐘輸入和內(nèi)部時鐘源兩種模式。在外部時鐘模式下，用戶可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)臅r鐘頻率；在內(nèi)部時鐘模式下，ADC內(nèi)部集成的時鐘源將提供穩(wěn)定的時鐘信號，確保采樣率的準(zhǔn)確性和一致性。

• 安全特性：為了保障系統(tǒng)的安全性，AD7124-4BRUZ還集成了過壓保護(hù)、欠壓鎖定等安全特性。這些特性能夠在異常情況下自動切斷電源或調(diào)整工作狀態(tài)，從而保護(hù)ADC和整個系統(tǒng)免受損壞。

綜上所述，AD7124-4BRUZ作為一款高性能的24位Σ-Δ型ADC，憑借其高精度、低噪聲、高集成度和靈活的配置選項，在溫度測量、壓力測量、工業(yè)過程控制、儀器儀表以及智能變送器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過深入了解其工作原理、特點和參數(shù)配置，用戶可以更好地利用這款A(yù)DC的優(yōu)勢，設(shè)計出性能優(yōu)越、成本效益高的測量系統(tǒng)。