AD7793 是一款由Analog Devices（ADI）公司推出的高精度、低功耗、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。它主要用于精確測量和轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，廣泛應(yīng)用于傳感器接口、電池供電設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。AD7793 的核心優(yōu)勢在于其高分辨率、低噪聲和靈活的輸入通道配置，能夠以最小的功耗和復(fù)雜度完成高精度的測量任務(wù)。

一、AD7793 的基本概述

AD7793 是一款具有 24 位分辨率的 sigma-delta 型模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。它能提供精確的模擬信號(hào)數(shù)字化功能，在低功耗模式下，通常只消耗幾微安的電流，這使得它非常適合用于電池供電的便攜設(shè)備。AD7793 內(nèi)置了一個(gè)低噪聲的輸入前置放大器和可編程增益放大器（PGA），使其能夠處理微弱的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供進(jìn)一步處理。

AD7793 具有兩種主要的工作模式：主模式和校準(zhǔn)模式。主模式用于正常工作，校準(zhǔn)模式則用于在使用過程中對設(shè)備進(jìn)行零點(diǎn)和增益校準(zhǔn)。這兩種模式的切換非常靈活，可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行配置。

二、AD7793 的技術(shù)規(guī)格

1. 24 位分辨率

AD7793 提供了 24 位的分辨率，可以在極低的噪聲環(huán)境下進(jìn)行高精度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。24 位分辨率意味著該設(shè)備能夠精確地測量極小的電壓變化，適用于要求高精度的應(yīng)用，例如高精度傳感器讀數(shù)和醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備。

2. 內(nèi)部低噪聲放大器

AD7793 內(nèi)置的低噪聲前置放大器設(shè)計(jì)使得它能夠處理非常微弱的輸入信號(hào)。這對于需要高精度測量的應(yīng)用至關(guān)重要，尤其是當(dāng)信號(hào)源的電壓幅度較小時(shí)，低噪聲前置放大器能夠有效地放大信號(hào)，同時(shí)保持較低的噪聲水平，確保測量的準(zhǔn)確性。

3. 可編程增益放大器（PGA）

可編程增益放大器（PGA）是 AD7793 的另一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)。它可以根據(jù)輸入信號(hào)的幅度靈活調(diào)整增益，以確保 ADC 輸入范圍的最大化，從而提高測量精度。AD7793 提供多種增益設(shè)置，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求配置增益值，以優(yōu)化性能。

4. 低功耗設(shè)計(jì)

AD7793 的低功耗特性使其適用于電池供電設(shè)備。它在正常工作模式下的電流消耗低至幾百微安，而在待機(jī)模式下電流消耗可降至幾微安。此設(shè)計(jì)使得 AD7793 成為便攜式傳感器和低功耗嵌入式系統(tǒng)的理想選擇。

5. 模擬輸入通道配置

AD7793 支持多種模擬輸入通道配置。它具有兩路輸入通道，可以選擇差分或單端輸入模式。用戶可以根據(jù)傳感器類型和測量需求選擇適合的輸入模式。這種靈活性使得 AD7793 能夠廣泛適用于不同的傳感器接口，包括溫度傳感器、壓力傳感器等。

6. 精度和噪聲性能

AD7793 的最大精度為 24 位，具有極低的噪聲性能，適合處理要求非常高精度的微弱信號(hào)。它的輸入噪聲在典型工作條件下低至幾納伏（nV），這使得它能夠在非常低噪聲的環(huán)境中執(zhí)行精確測量。

7. 輸入范圍

AD7793 的輸入電壓范圍廣泛，支持從幾毫伏到幾伏的輸入電壓。其輸入范圍的寬泛性使得它適用于多種不同的測量任務(wù)，包括測量小電壓變化、溫度傳感器輸出、電池電壓等。

三、AD7793 的工作原理

AD7793 的工作原理基于 sigma-delta 模數(shù)轉(zhuǎn)換（Sigma-Delta ADC）。Sigma-delta ADC 是一種非常精確的 ADC 類型，特別適合低頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。它通過超采樣（over-sampling）技術(shù)將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并使用數(shù)字濾波器減少噪聲，最終輸出高精度的數(shù)字結(jié)果。

1. 輸入信號(hào)的采樣

AD7793 的輸入信號(hào)可以來自多種傳感器或信號(hào)源。輸入信號(hào)經(jīng)過內(nèi)置的前置放大器放大，并通過可編程增益放大器（PGA）進(jìn)一步調(diào)整增益，使得信號(hào)幅度適合 ADC 轉(zhuǎn)換的輸入范圍。

2. 模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換

在 sigma-delta 模式下，AD7793 通過快速的采樣和量化過程將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。該過程涉及到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的超采樣和噪聲整形，其中包括高頻率的模數(shù)轉(zhuǎn)換和低通濾波過程。通過這種方式，AD7793 可以實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。

3. 數(shù)字濾波

AD7793 內(nèi)置的數(shù)字濾波器用于去除高頻噪聲，并提高信號(hào)的精度。濾波器的帶寬可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化轉(zhuǎn)換速率和噪聲性能的平衡。

4. 數(shù)據(jù)輸出

AD7793 的數(shù)字輸出通過 SPI 接口與主控設(shè)備（如微控制器或數(shù)字處理器）連接。通過 SPI 接口，用戶可以讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字結(jié)果，進(jìn)一步處理和分析數(shù)據(jù)。AD7793 提供 24 位的數(shù)字輸出，可以滿足高精度要求的應(yīng)用。

四、AD7793 的應(yīng)用領(lǐng)域

AD7793 作為一款高精度、低功耗的 ADC，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。以下是一些主要應(yīng)用：

1. 傳感器接口

AD7793 常用于各種傳感器的接口電路，特別是需要高精度測量的傳感器，例如溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等。通過 AD7793，傳感器輸出的模擬信號(hào)可以被精確地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供進(jìn)一步處理和分析。

2. 電池供電設(shè)備

AD7793 的低功耗特性使其非常適用于電池供電的設(shè)備，例如便攜式儀器、移動(dòng)傳感器等。通過 AD7793，設(shè)備可以在低功耗狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行，同時(shí)保持較高的測量精度。

3. 醫(yī)療設(shè)備

在醫(yī)療設(shè)備中，AD7793 常用于測量傳感器輸出的微弱信號(hào)，例如心電圖（ECG）、血氧傳感器等。其高精度和低噪聲特性使其成為醫(yī)療監(jiān)測系統(tǒng)中的理想選擇。

4. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

AD7793 也被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其是用于工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的高精度測量。其靈活的輸入通道配置和高分辨率使其能夠處理各種復(fù)雜的測量任務(wù)。

五、AD7793 的優(yōu)勢和局限性

優(yōu)勢：

1. 高精度和高分辨率：AD7793 提供 24 位的分辨率，能夠精確測量微弱的模擬信號(hào)，適用于高精度應(yīng)用。

2. 低功耗：該設(shè)備在正常工作模式下功耗極低，適合用于電池供電的便攜設(shè)備。

3. 內(nèi)置低噪聲放大器和 PGA：AD7793 的前置放大器和可編程增益放大器確保能夠處理微弱信號(hào)，并提高測量精度。

4. 靈活的輸入配置：支持單端和差分輸入配置，可以適應(yīng)不同類型的傳感器。

局限性：

1. 轉(zhuǎn)換速率較低：由于采用 sigma-delta 轉(zhuǎn)換原理，AD7793 的轉(zhuǎn)換速率相對較低，因此不適合高速采樣的應(yīng)用。

2. 輸入范圍限制：盡管 AD7793 支持廣泛的輸入電壓范圍，但在某些高電壓應(yīng)用中，可能需要外部放大器來擴(kuò)展輸入范圍。

3. 成本較高：相對于一些其他類型的 ADC，AD7793 的成本較高，因此可能不適用于某些低成本的應(yīng)用。

六、結(jié)論

AD7793 是一款功能強(qiáng)大、精度高且低功耗的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），適用于各種需要高精度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。它的高分辨率、內(nèi)置低噪聲放大器、可編程增益放大器和靈活的輸入通道配置，使其成為傳感器接口、醫(yī)療設(shè)備、電池供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的理想選擇。盡管其轉(zhuǎn)換速率相對較低，但對于要求高精度和低功耗的應(yīng)用來說，AD7793 無疑是一個(gè)非常出色的解決方案。