ADI AD7193BRUZ-REEL模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文資料

一、型號與類型

ADI（亞德諾半導(dǎo)體）的AD7193BRUZ-REEL是一款高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），屬于AD7193系列。該型號特別適用于高精度測量應(yīng)用，以其低噪聲、高分辨率和靈活的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)而著稱。AD7193BRUZ-REEL通過其豐富的功能和優(yōu)化的性能，在工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表及環(huán)境監(jiān)測等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

　　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,差分,偽差分,3線,Microwire,QSPI,串行,SPI,單,3 V

　　英文描述： 4-Channel,4.8 kHz,Ultralow Noise,24-Bit Sigma-Delta ADC with PGA

　　數(shù)據(jù)手冊：http://www.kmzr.net.cn/data/k01-36681746-AD7193BRUZ-REEL.html

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　　AD7193BRUZ-REEL概述

　　AD7193是一款用于高精度測量應(yīng)用的低噪聲、完整的模擬前端。它包含一個(gè)低噪聲、24位Σ-Δ型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。片上低噪聲增益級意味著小振幅的信號可以直接連接到ADC上。該器件可被配置為有四個(gè)差分輸入或八個(gè)偽差分輸入。該器件有一個(gè)非常靈活的數(shù)字濾波器，包括一個(gè)快速沉降選項(xiàng)。輸出數(shù)據(jù)速率和沉降時(shí)間等變量取決于所選選項(xiàng)。AD7193還包括一個(gè)零延時(shí)選項(xiàng)。典型的應(yīng)用包括PLC/DCS模擬輸入模塊、數(shù)據(jù)采集、應(yīng)變式傳感器、壓力測量、溫度測量、流量測量、地磅、色譜、醫(yī)療和科學(xué)儀器應(yīng)用。

　　電源：AVDD：3V至5.25V，DVDD：2.7V至5.25V

　　快速沉降濾波選項(xiàng)

　　自動通道序列器

　　內(nèi)部或外部時(shí)鐘

　　增益漂移對比溫度漂移為±1ppm/°C

　　失調(diào)誤差與溫度的關(guān)系：±5nV/°C，增益=32至128時(shí)；禁用斬波器

　　指定的隨時(shí)間變化的漂移

　　4通用數(shù)字輸出

　　28引腳TSSOP封裝

　　工作溫度范圍:-40°C到+105°C

　　AD7193BRUZ-REEL中文參數(shù)

　　AD7193BRUZ-REEL引腳圖

二、工作原理

AD7193BRUZ-REEL是一款基于Σ-Δ（Sigma-Delta）技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。Σ-Δ ADC以其高分辨率和低噪聲特性而廣泛應(yīng)用于精密測量領(lǐng)域。這種轉(zhuǎn)換器通過過采樣和噪聲整形技術(shù)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為高精度的數(shù)字信號。具體來說，Σ-Δ ADC首先將輸入的模擬信號與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號，然后將該誤差信號進(jìn)行積分和量化，最終輸出數(shù)字代碼。

在AD7193BRUZ-REEL中，Σ-Δ ADC的核心是一個(gè)低噪聲的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它包含一個(gè)低噪聲增益級，可以直接接收并處理小幅度信號。該增益級的設(shè)計(jì)使得即使是微弱的模擬信號也能被準(zhǔn)確捕獲并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。此外，AD7193BRUZ-REEL還具備靈活的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需要調(diào)整濾波器的截止頻率和沉降時(shí)間，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

三、特點(diǎn)

1. 高分辨率：AD7193BRUZ-REEL提供24位的高分辨率，確保了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

2. 低噪聲：內(nèi)部集成的低噪聲放大器和濾波器顯著降低了系統(tǒng)噪聲，提高了信號處理的精度。

3. 靈活的數(shù)字濾波器：該ADC配備了非常靈活的數(shù)字濾波器，包括快速沉降選項(xiàng)，可以根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整濾波器的性能。

4. 多通道輸入：AD7193BRUZ-REEL可配置為四路差分輸入或八路偽差分輸入，支持同時(shí)采集多個(gè)模擬信號。

5. 自動通道序列器：內(nèi)置通道序列器可以自動按順序在各使能通道上執(zhí)行轉(zhuǎn)換，簡化了與器件的通信。

6. 寬電源電壓范圍：支持3V至5.25V的工作電源電壓，適用于多種電源環(huán)境。

7. 低功耗：盡管具備高性能，但AD7193BRUZ-REEL的功耗僅為4.65mA，適用于電池供電的應(yīng)用場景。

8. 高溫度穩(wěn)定性：增益漂移對比溫度漂移為±1ppm/°C，確保了在不同溫度條件下的測量穩(wěn)定性。

四、應(yīng)用

1. 工業(yè)自動化：AD7193BRUZ-REEL適用于溫度、壓力、流量等工業(yè)自動化領(lǐng)域的高精度測量。其高分辨率和低噪聲特性能夠確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工業(yè)控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2. 醫(yī)療設(shè)備：在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，如心電圖、血壓計(jì)等設(shè)備的信號采集和處理中，AD7193BRUZ-REEL的高精度和低噪聲特性同樣具有顯著優(yōu)勢。它能夠準(zhǔn)確捕捉生物電信號等微弱信號，為醫(yī)療診斷和治療提供有力支持。

3. 儀器儀表：在高精度的儀器儀表領(lǐng)域，如電子秤、多功能測試儀等，AD7193BRUZ-REEL的多通道輸入和靈活的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)使其能夠同時(shí)采集多個(gè)模擬信號并進(jìn)行精確處理，提高了儀器儀表的測量精度和穩(wěn)定性。

4. 環(huán)境監(jiān)測：在氣象、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，AD7193BRUZ-REEL的高精度和低噪聲特性也使其成為不可或缺的測量工具。它能夠準(zhǔn)確測量溫度、濕度、氣壓等環(huán)境參數(shù)，為環(huán)境監(jiān)測和科學(xué)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

五、參數(shù)

以下是AD7193BRUZ-REEL的主要參數(shù)：

• 制造商：Analog Devices Inc.（亞德諾半導(dǎo)體）

• 分辨率：24位

• 輸入類型：差分/偽差分

• 通道數(shù)量：4路差分或8路偽差分

• 接口類型：SPI、QSPI、Microwire、DSP兼容

• 工作電源電壓：AVDD: 3V至5.25V，DVDD: 2.7V至5.25V

• 功耗：4.65mA

• 封裝/箱體：TSSOP-28，尺寸9.7mm x 4.4mm

• 工作溫度范圍：-40°C至+105°C

• 增益誤差：-0.39%FSR

• 積分非線性（INL）：±2ppm

• 微分非線性（DNL）：±0.5 LSB最大

  微分非線性是衡量ADC在不同代碼轉(zhuǎn)換之間最小步長變化的能力。AD7193BRUZ-REEL的DNL性能確保了在整個(gè)量程范圍內(nèi)，相鄰數(shù)字代碼之間的轉(zhuǎn)換是均勻且準(zhǔn)確的，避免了代碼丟失或重復(fù)的問題。

• 噪聲性能：

  這些噪聲性能指標(biāo)顯示了AD7193BRUZ-REEL在極低噪聲環(huán)境下的優(yōu)異表現(xiàn)，使得它在需要高精度測量的應(yīng)用中尤為重要。

• 輸入噪聲電壓：典型值2 nV/√Hz（在1 kHz時(shí)）

• 總噪聲（無濾波，增益=128）：典型值9.5 μVpp（0.1 Hz至10 Hz）

• 數(shù)字濾波器特性：

  AD7193BRUZ-REEL的數(shù)字濾波器不僅提供了廣泛的截止頻率選擇，以適應(yīng)不同應(yīng)用的需求，還具備快速沉降濾波器選項(xiàng)，以支持需要高速數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場景。

• 可編程濾波器截止頻率：從0.003 Hz至3.9 kHz

• 快速沉降濾波器選項(xiàng)：用于快速數(shù)據(jù)更新率應(yīng)用

• 參考電壓：

  用戶可以選擇使用外部參考電壓或內(nèi)部參考電壓，以滿足特定的精度和穩(wěn)定性要求。內(nèi)部參考電壓提供了方便性，而外部參考電壓則允許用戶根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行定制。

• 外部參考電壓范圍：VREF = 1 V至VDD

• 內(nèi)部參考電壓選項(xiàng)：2.5 V（±0.1%）

• 電源抑制比（PSRR）：

  高電源抑制比確保了ADC對電源噪聲的抑制能力，從而減少了電源波動對測量結(jié)果的影響。

• 典型值：-80 dB（f = 1 kHz）

• 接口特性：

  多種接口選項(xiàng)和可配置的數(shù)據(jù)速率使得AD7193BRUZ-REEL能夠與各種微控制器和DSP無縫連接，方便用戶根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行靈活配置。

• SPI、QSPI、Microwire、DSP兼容接口

• 可配置的數(shù)據(jù)速率：最高可達(dá)4.8 kHz（在最高分辨率下）

• 封裝與尺寸：

  小型的TSSOP封裝不僅節(jié)省了電路板空間，還提供了良好的散熱性能，有助于在緊湊的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換。

• TSSOP-28封裝

• 尺寸：9.7mm x 4.4mm

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)基于AD7193BRUZ-REEL的系統(tǒng)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：

1. 電源設(shè)計(jì)：確保提供穩(wěn)定且符合規(guī)格要求的電源電壓。避免電源噪聲對ADC性能的影響，可以考慮使用低噪聲的線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器，并加入適當(dāng)?shù)臑V波電路。

2. 參考電壓：選擇合適的參考電壓源，并確保其穩(wěn)定性和精度滿足應(yīng)用需求。內(nèi)部參考電壓提供了方便性，但在需要更高精度時(shí)，應(yīng)考慮使用外部高精度參考電壓。

3. 布局與布線：合理的布局和布線對于減少噪聲和提高信號完整性至關(guān)重要。盡量將模擬部分和數(shù)字部分分開布局，并采用短而粗的走線來減少寄生電感和電阻。

4. 接地設(shè)計(jì)：良好的接地設(shè)計(jì)對于提高系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性具有重要意義。確保所有接地路徑的低阻抗和一致性，避免地環(huán)路和地噪聲對ADC性能的影響。

5. 軟件配置：通過SPI等接口對AD7193BRUZ-REEL進(jìn)行軟件配置時(shí)，需要仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)手冊中的寄存器配置說明，并根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行合理的設(shè)置。特別要注意濾波器配置、增益設(shè)置和數(shù)據(jù)速率等關(guān)鍵參數(shù)。

七、總結(jié)

AD7193BRUZ-REEL作為一款高性能的24位Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以其高分辨率、低噪聲、靈活的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和多通道輸入等特性，在工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為各種高精度測量應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在設(shè)計(jì)和使用過程中，需要注意電源設(shè)計(jì)、參考電壓選擇、布局布線、接地設(shè)計(jì)及軟件配置等關(guān)鍵方面，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。