高性能、稳健的 ADC 如何解决现代工业应用的设计挑战
时间：2024-07-01 16:37:12
适宜的模仿前端 (AFE) 关于完成稳重、正确和正确的模数转换相当首要。因为分歧体系和机械之间存在差别，平日能够应用可编程逻辑控制器 ( PLC ) 来操纵许多庞杂参数。为了实现此使命，经由过程模仿输出模块，能够应用分歧的传感器和旌旗灯号。许多传感器（如压力、流量、温度和分量）都有代表测量量的模仿输入。是以，需求许多正确和正确的模仿旌旗灯号输出来生成数字输入。然而，模数转换只是使命的一部分。节点、传感器、模仿输出模块和 PLC 之间的连贯产生在出产工场中，该环境以电噪声和其余滋扰要素（如EMI）而驰名。是以，稳重的 ADC 关于在云云卑劣的条件下无效运转相当首要。
新型多路复用 ADC 供应高集成度、高精度、高灵活性和稳定性
PLC 包括许多模仿电压输出来监控其体系，这意味着拥有少量通道。
比方，应用拥有 11 个单端或 6 个带缓冲器的差分输出的 ADC 能够完成高通道数。输出的单端或差分特点使其可以或许轻松与分歧的传感器连贯。另外，将其中一些通道??分配到较低的输出局限关于应用内部检测电阻举行电流丈量异常实用。在当代多路复用 ADC 中，比方 AD411x 系列中的某些产物，此类检测电阻已集成到组件中。
AFE 集成为了关头无源元件，比方接纳 ADI 公司i Passives手艺的正确低漂移立室 1 MΩ 和 10 MΩ 分压器，无需应用低廉的内部元件。如许能够完成更高密度，同时经由过程最小化解决计划占用空间、分量和电路板空间完成更优化的解决计划。
图 1：新一代多路复用 ADC 的外部布局（起源：ADI）
最新的多路复用 ADC（如AD4116）拥有低功耗、低噪声、24 位、∑-Δ ADC，集成为了极高阻抗 AFE。图 1 表现了该器件的外部布局。为了取得最大的灵活性，能够自力设置输出。每一个配置都同意用户启用或禁用缓冲器、校订增益和偏移、抉择滤波器范例、抉择输入数据速度 (ODR) 以及抉择参考源。
灵巧抉择分歧的电压参考源使设想使命加倍轻易。这些多路复用 ADC 拥有多种参考源选项，比方外部低漂移 2.5 V 源、经由过程差分 Ref+ 和 Ref- 引脚的内部参考源或应用模仿电源 (AVDD-AVSS)。关于内部参考，此类 ADC 在两个参考输出上都拥有真正的轨到轨、集成的周详单元增益缓冲器。这些拥有高输出阻抗的缓冲器同意将高阻抗内部源间接连接到这些输出。
类似地，当代 ADC 的用户能够从外部振荡器、内部晶体或内部时钟中抉择时钟源；这类灵活性简化了设想进程。
除了校准模式以外，关于失常操纵，其余选项包孕继续转换模式、继续读取模式或单次转换模式。为了在功率估算受限的体系中节减电量，用户还能够激活待机或断电模式。
额定集成性能
最新的多路复用 ADC 拥有高集成度，因此在典范的自动化使用中拥有更大的灵活性。比方，有四个集成的通用输出输入 (GPIO) 引脚，此中两个可设置为数字输出或输入，而此外两个可独自设置为数字输入 (GPO)。这些 GPIO 或 GPO 引脚可用于操纵额定的内部多路复用器。应用内部多路复用器，能够进一步增添通道数。另一个集成性能是可编程耽误块，可在 ADC 开端采样以前启用。此耽误同意内部多路复用器或放大器稳固上去。最新的 ADC 默许天生 24 位转换。然则，能够经由过程操纵位将转换宽度降低到 16 位，以便在一些微控制器中更轻松地处置数据。
集成温度传感器可赞助监测设置装备摆设运行时的环境温度。它还可用于诊断目标，或作为使用电路因事情温度大概产生变迁而必需施行校准步伐的指示器。
图 2：典范连贯图（起源：ADI）
论断
最新的多路复用 ADC 拥有高精度，而且易于集成，可餍足当代出产工场和工业使用对功能和稳重性日趋增进的需要。同时，设想职员可获得更大的灵活性，更倏地、更轻松地餍足体系功能请求。
新型多路复用 ADC 供应高集成度、高精度、高灵活性和稳定性
PLC 包括许多模仿电压输出来监控其体系，这意味着拥有少量通道。
比方，应用拥有 11 个单端或 6 个带缓冲器的差分输出的 ADC 能够完成高通道数。输出的单端或差分特点使其可以或许轻松与分歧的传感器连贯。另外，将其中一些通道??分配到较低的输出局限关于应用内部检测电阻举行电流丈量异常实用。在当代多路复用 ADC 中，比方 AD411x 系列中的某些产物，此类检测电阻已集成到组件中。
AFE 集成为了关头无源元件，比方接纳 ADI 公司i Passives手艺的正确低漂移立室 1 MΩ 和 10 MΩ 分压器，无需应用低廉的内部元件。如许能够完成更高密度，同时经由过程最小化解决计划占用空间、分量和电路板空间完成更优化的解决计划。
图 1：新一代多路复用 ADC 的外部布局（起源：ADI）
最新的多路复用 ADC（如AD4116）拥有低功耗、低噪声、24 位、∑-Δ ADC，集成为了极高阻抗 AFE。图 1 表现了该器件的外部布局。为了取得最大的灵活性，能够自力设置输出。每一个配置都同意用户启用或禁用缓冲器、校订增益和偏移、抉择滤波器范例、抉择输入数据速度 (ODR) 以及抉择参考源。
灵巧抉择分歧的电压参考源使设想使命加倍轻易。这些多路复用 ADC 拥有多种参考源选项，比方外部低漂移 2.5 V 源、经由过程差分 Ref+ 和 Ref- 引脚的内部参考源或应用模仿电源 (AVDD-AVSS)。关于内部参考，此类 ADC 在两个参考输出上都拥有真正的轨到轨、集成的周详单元增益缓冲器。这些拥有高输出阻抗的缓冲器同意将高阻抗内部源间接连接到这些输出。
类似地，当代 ADC 的用户能够从外部振荡器、内部晶体或内部时钟中抉择时钟源；这类灵活性简化了设想进程。
在模仿方面，输出是抉择多路复用 ADC 稳定性的关头部份，由于它从外设接受内部电压。应用单个 5 V 电源，像 AD4116 如许的当代多路复用 ADC 能够完成高达 ±20 V 的输出局限。因为 ±65 V 的绝对最大额定值，该 ADC 以至能够顺应超越这些电压的输出电压，而不会毁坏设置装备摆设。然则，在这个输出范围内，可能会就义准确性。内部维护设置装备摆设（如图 2 所示的 TVS）能够维护 ADC 超越绝对最大额定值。在数字方面，CRC 校验和增强了接口的稳定性。
如图 2 所示，ADC 输出端的 RC 低通滤波器有助于抗混叠和噪声滤波。首要的一点是，滤波电阻与 ADC 的输出阻抗串连。该电阻会影响内部份压器比，从而致使增益偏差。然而，假如 ADC 的输出阻抗异常高（如 10 MΩ），则分压偏差将异常小。比方，假如应用 180 Ω，则偏差仅为 0.0018% 摆布。另外，能够经由过程体系校准或调解增益配置来消除此偏差。前者能够经由过程应用最新的多路复用 ADC 供应的校准模式来实现。这些当代 ADC 拥有四种子校准模式：外部零电平、外部满量程、体系零电和蔼体系满量程。除了校准模式以外，关于失常操纵，其余选项包孕继续转换模式、继续读取模式或单次转换模式。为了在功率估算受限的体系中节减电量，用户还能够激活待机或断电模式。
额定集成性能
最新的多路复用 ADC 拥有高集成度，因此在典范的自动化使用中拥有更大的灵活性。比方，有四个集成的通用输出输入 (GPIO) 引脚，此中两个可设置为数字输出或输入，而此外两个可独自设置为数字输入 (GPO)。这些 GPIO 或 GPO 引脚可用于操纵额定的内部多路复用器。应用内部多路复用器，能够进一步增添通道数。另一个集成性能是可编程耽误块，可在 ADC 开端采样以前启用。此耽误同意内部多路复用器或放大器稳固上去。最新的 ADC 默许天生 24 位转换。然则，能够经由过程操纵位将转换宽度降低到 16 位，以便在一些微控制器中更轻松地处置数据。
集成温度传感器可赞助监测设置装备摆设运行时的环境温度。它还可用于诊断目标，或作为使用电路因事情温度大概产生变迁而必需施行校准步伐的指示器。
图 2：典范连贯图（起源：ADI）
论断
最新的多路复用 ADC 拥有高精度，而且易于集成，可餍足当代出产工场和工业使用对功能和稳重性日趋增进的需要。同时，设想职员可获得更大的灵活性，更倏地、更轻松地餍足体系功能请求。
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