ADI AD7124-4BRUZ模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文資料

一、型號(hào)與類(lèi)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(hào)特別適用于需要高精度、低功耗以及高集成度的測(cè)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(cè)量場(chǎng)景下的理想選擇。

　　廠商名稱(chēng)：ADI

　　元件分類(lèi)：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(cè)：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(cè)量應(yīng)用。片上低增益級(jí)確保小振幅的信號(hào)可以直接與ADC接口。該器件的主要優(yōu)點(diǎn)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(guò)濾器選項(xiàng)，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(hào)鏈集成。該器件包含一個(gè)精確、低噪聲、低漂移的內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)，也接受一個(gè)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(cè)量、壓力測(cè)量、工業(yè)過(guò)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(gè)無(wú)噪聲位（增益=1）

　　獨(dú)立接口供電，斷電電流最大為3?A

　　在25SPS時(shí)同時(shí)抑制50Hz/60Hz（單周期穩(wěn)定）

　　診斷功能（有助于安全完整性等級(jí)（SIL）認(rèn)證）

　　交叉點(diǎn)復(fù)用的模擬輸入，4個(gè)差分/7個(gè)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(lì)電流，內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，片上偏置電壓發(fā)生器

　　低壓側(cè)電源開(kāi)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(cè)，自動(dòng)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(chēng)，特別適用于需要長(zhǎng)時(shí)間積分以提高信噪比的場(chǎng)合。AD7124-4BRUZ的工作原理基于Σ-Δ調(diào)制技術(shù)，通過(guò)過(guò)采樣和噪聲整形來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換。具體來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)模擬調(diào)制器，該調(diào)制器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻的數(shù)字信號(hào)流（即比特流）。隨后，這個(gè)比特流通過(guò)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(hào)。

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(lì)電流源等模塊協(xié)同工作，共同構(gòu)成一個(gè)完整的模擬前端（AFE）。這種高度集成的設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了外部電路設(shè)計(jì)，還提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

三、特點(diǎn)

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(wú)噪聲分辨率高達(dá)22位（增益為1時(shí)），能夠滿足絕大多數(shù)高精密測(cè)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(lì)電流源，以及開(kāi)路測(cè)試電流控制和偏置電壓發(fā)生器等多個(gè)功能模塊。這些集成特性極大地簡(jiǎn)化了外圍電路設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

3. 靈活的配置選項(xiàng)：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(shí)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(gè)濾波器選項(xiàng)和可編程增益（1至128），進(jìn)一步增強(qiáng)了其靈活性和適應(yīng)性。

4. 強(qiáng)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(yàn)（CRC）、信號(hào)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(jì)時(shí)間。

5. 廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景：由于其高精度、低噪聲和高集成度的特點(diǎn)，AD7124-4BRUZ特別適用于溫度測(cè)量、壓力測(cè)量、工業(yè)過(guò)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(cè)量：在溫度測(cè)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(cè)量微小溫度變化。其內(nèi)置的可編程激勵(lì)電流源和開(kāi)路檢測(cè)功能進(jìn)一步提高了測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性。

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

3. 工業(yè)過(guò)程控制：在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，AD7124-4BRUZ的多種配置選項(xiàng)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(dòng)通道時(shí)序控制器進(jìn)一步簡(jiǎn)化了與器件的通信過(guò)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(cè)量?jī)x器的理想選擇。其豐富的診斷功能和靈活的配置選項(xiàng)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(gè)差分輸入或7個(gè)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(jí)）

• 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(yùn)行，盡管功耗相對(duì)較高，但確保了最高的數(shù)據(jù)吞吐量和最低的轉(zhuǎn)換時(shí)間。這種設(shè)計(jì)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(gè)功能模塊均以最大能力運(yùn)行，包括Σ-Δ調(diào)制器、數(shù)字濾波器、PGA等，以實(shí)現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)精度和最快的轉(zhuǎn)換速度。此時(shí)，ADC的功耗主要由這些高速運(yùn)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(jì)技術(shù)，即使在全功率模式下，其功耗也相對(duì)較低，有利于延長(zhǎng)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(hào)幅度、環(huán)境溫度以及內(nèi)部配置設(shè)置等。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，用戶應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理配置ADC的參數(shù)和工作環(huán)境，以實(shí)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(chǎng)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(duì)功耗要求極高的便攜式設(shè)備或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的監(jiān)測(cè)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(shí)，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(cè)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(hào)的幅度靈活調(diào)整，從而優(yōu)化ADC的動(dòng)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(gè)輸入范圍內(nèi)的高精度測(cè)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(shí)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(duì)電源噪聲的抑制能力，從而減少了外部電源波動(dòng)對(duì)測(cè)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(chǎng)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(lèi)型和截止頻率，以優(yōu)化噪聲性能和動(dòng)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(wú)需外部基準(zhǔn)源即可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。同時(shí)，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(cè)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(chǎng)景的需求。通過(guò)內(nèi)部PGA的增益調(diào)整，可以進(jìn)一步擴(kuò)展或縮小實(shí)際的輸入信號(hào)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(dòng)進(jìn)行，無(wú)需用戶干預(yù)，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)過(guò)程。

• 時(shí)鐘源：支持外部時(shí)鐘輸入和內(nèi)部時(shí)鐘源兩種模式。在外部時(shí)鐘模式下，用戶可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘頻率；在內(nèi)部時(shí)鐘模式下，ADC內(nèi)部集成的時(shí)鐘源將提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，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(guò)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(dòng)切斷電源或調(diào)整工作狀態(tài)，從而保護(hù)ADC和整個(gè)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(xiàng)，在溫度測(cè)量、壓力測(cè)量、工業(yè)過(guò)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(guò)深入了解其工作原理、特點(diǎn)和參數(shù)配置，用戶可以更好地利用這款A(yù)DC的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越、成本效益高的測(cè)量系統(tǒng)。