高性能Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7768-1的功能特點(diǎn)及應(yīng)用

AD7768-1 是一款低功率、高性能 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） ，其具有一個(gè) Σ-Δ 調(diào)制器和數(shù)字濾波器，可實(shí)現(xiàn)AC 和 DC 信號(hào)的精確轉(zhuǎn)換。AD7768-1 是 AD7768 的單通道版本，后者是一款 8 通道同步采樣 Σ-Δ ADC。AD7768-1 提供單個(gè)可配置和可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)采集 （DAQ） 封裝，在 AC 和 DC 綜合性能方面建立了全新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并使儀器儀表和工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠針對(duì)隔離式和非隔離式應(yīng)用跨多個(gè)測(cè)量變量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在 256 kSPS 下使用低紋波、有限脈沖響應(yīng) （FIR） 數(shù)字濾波器時(shí)，AD7768-1 可實(shí)現(xiàn) 108.5 dB 的動(dòng)態(tài)范圍，提供 110.8 kHz 輸入帶寬 （BW） 以及 ±1.1 ppm 的積分非線性 （INL）、±30 μV 的偏移誤差和 ±30 ppm 的增益誤差。

使用 sinc5 濾波器可提供高達(dá) 500 kHz 奈奎斯特頻率 （濾波器的 ?3 dB 點(diǎn)為 204 kHz） 的較寬帶寬，從而可以在擴(kuò)展的范圍內(nèi)查看信號(hào)。

AD7768-1 可以讓用戶相對(duì)于輸出數(shù)據(jù)速率 （ODR） 和功耗靈活地配置和優(yōu)化輸入帶寬。AD7768-1 具有靈活性，可以動(dòng)態(tài)地分析不斷變化的輸入信號(hào)，使得該器件尤其適用于通用型 DAQ 系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員可以從三種可用電源模式中選擇一種，因而可在最大限度地降低功耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所需的噪聲目標(biāo)。AD7768-1 的設(shè)計(jì)很獨(dú)特，它已經(jīng)成為適用于低功耗 DC 和高性能 AC 測(cè)量模塊之可重復(fù)使用的靈活平臺(tái)。

AD7768-1 在 DC 和 AC 性能之間實(shí)現(xiàn)了最佳平衡，并具有出色的功率效率。以下三種操作模式允許用戶在輸入帶寬與功率預(yù)算之間進(jìn)行權(quán)衡折衷：

快速模式可提供一個(gè)具有高達(dá) 256 kSPS 采樣速率和 52.2 kHz 帶寬以及 26.4 mW 功耗的 sinc 濾波器，或者一個(gè)具有高達(dá) 256 kSPS 采樣速率、110.8 kHz 帶寬和 36.8 mW 功耗的 FIR 濾波器。

中值模式可提供一個(gè)具有高達(dá) 128 kSPS 采樣速率，55.4 kHz 帶寬和 19.7 mW 功耗的 FIR 濾波器。

低功耗模式可提供一個(gè)具有高達(dá) 32 kSPS 采樣速率，13.85 kHz 帶寬和 6.75 mW 功耗的 FIR 濾波器。

AD7768-1 擁有全面的數(shù)字濾波功能，可滿足各種各樣的系統(tǒng)要求。借助這些濾波器選項(xiàng)，可以針對(duì)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)具有嚴(yán)緊增益誤差的頻域測(cè)量、線性相位響應(yīng)要求 （磚墻式濾波器）、用于控制環(huán)路應(yīng)用的低延遲路徑 （inc5 或 sinc3） 以及 DC 輸入測(cè)量進(jìn)行配置，并能夠配置 sinc3 濾波器以抑制 50 Hz 或 60 Hz 的線路頻率。所有濾波器都提供可編程抽取率。

對(duì)于追求比使用低紋波 FIR 濾波器時(shí)更高 ODR 的用戶，存在一個(gè) 1.024 MHz sinc5 濾波器路徑。此路徑對(duì)量化噪聲進(jìn)行了限制。因此，它最適合對(duì)控制環(huán)路需要最低延遲、或在外部現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 （FPGA） 或數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP） 上實(shí)施定制數(shù)字濾波的客戶。

濾波器選項(xiàng)如下：

具 ±0.005 dB 通帶紋波 （至 102.4 kHz） 的低紋波 FIR 濾波器。

具有高達(dá) 1.024 MHz 數(shù)據(jù)速率以最大限度提高控制環(huán)路響應(yīng)性能的低延遲 sinc5 濾波器。

完全可編程并具 50 Hz/60 Hz 抑制能力的低延遲 sinc3 濾波器。

當(dāng)使用 AD7768-1 時(shí)，AD7768-1 內(nèi)的嵌入式模擬功能可以在整個(gè)應(yīng)用范圍內(nèi)極大地降低設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)。與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，每個(gè)模擬輸入端上的預(yù)充電緩沖器可減小模擬輸入電流，從而簡(jiǎn)化了外部放大器驅(qū)動(dòng)模擬輸入的任務(wù)。

基準(zhǔn)上的全緩沖輸入可降低輸入電流，為外部基準(zhǔn)器件提供高阻抗輸入，或在緩沖比例式測(cè)量中使用的任何基準(zhǔn)檢測(cè)電阻器方案的過(guò)程中提供高阻抗輸入。

該器件采用一個(gè) 5.0 V AVDD1 ? AVSS 電源、一個(gè) 2.0 V 至 5.0 V AVDD2 ? AVSS 電源和一個(gè) 1.8 V 至 3.3 V IOVDD ? DGND 電源工作。

在低功率模式下，AVDD1、AVDD2 和 IOVDD 電源可以利用單 3.3 V 電源軌運(yùn)行。

該器件需要一個(gè)外部基準(zhǔn)。絕對(duì)輸入基準(zhǔn)電壓源 （REFIN） 電壓范圍為 1 V 至 AVDD1 ? AVSS。

規(guī)定的工作溫度范圍為 ?40°C 至 +125°C。該器件采用 4 mm x 5 mm 28 引腳 LFCSP 封裝。

請(qǐng)注意，在本數(shù)據(jù)手冊(cè)全文中，多功能引腳 （例如 XTAL2/MCLK） 可以使用引腳全稱，或用引腳的單個(gè)功能指代，例如 MCLK （當(dāng)僅與該功能相關(guān)時(shí)）。

應(yīng)用：

提供測(cè)量和傳感器類型超集的平臺(tái) ADC

聲音和振動(dòng)、聲波和材料科學(xué)研發(fā)

控制和硬件循環(huán)驗(yàn)證

針對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)的狀態(tài)監(jiān)視

電氣測(cè)試和測(cè)量

音頻測(cè)試以及電流和電壓測(cè)量

臨床 EEG、EMG 和 ECG 生命體征監(jiān)測(cè)

基于 USB、PXI 和以太網(wǎng)的模塊化 DAQ

通道到通道隔離式模塊化 DAQ 設(shè)計(jì)

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