ADI AD7768BSTZ模數轉換器中文資料

一、型號與類型

AD7768BSTZ是Analog Devices Inc.（亞德諾半導體）生產的一款高性能模數轉換器（ADC），屬于Sigma-Delta（Σ-Δ）型ADC。該轉換器提供8通道和4通道兩種版本，分別對應AD7768BSTZ和AD7768-4BSTZ，兩者均具備同步采樣功能，適用于對精度和動態范圍要求較高的應用場合。

　　廠商名稱：ADI

　　元件分類：模數轉換器

　　中文描述： 模數轉換器,24 bit,256 kSPS,差分,偽差分,3線，4線，串行，SPI,單,2 V

　　英文描述： Analog to Digital Converters-ADC 256ksps 8 ch wideband 24B SD-ADC

　　數據手冊：http://www.tongliao8.com/data/k01-36682110-AD7768BSTZ.html

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　　AD7768BSTZ概述

　　AD7768是一款8通道、24位、同步采樣、Σ-Δ(Σ-Δ)、模數轉換器(ADC)，具有功率縮放功能和110.8KHz帶寬。這些器件每個通道都有一個Σ-Δ調制器和數字濾波器，可實現交流和直流信號的同步采樣。典型應用包括數據采集系統：USB/PXI/以太網、儀器儀表和工業控制回路、音頻測試和測量、振動和資產狀況監測、三相電能質量分析、聲納、高精度醫用腦電圖（EEG）/肌電圖（EMG）/心電圖（ECG）。

　　精密的交流和直流性能

　　每通道256KSPS最大ADC ODR，108dB動態范圍，-120dB THD典型值

　　FSR積分非線性度(INL)±2ppm，偏移誤差±50?V，FSR增益誤差±30ppm

　　優化功率耗散與噪聲、輸入帶寬的關系

　　可選功率、速度和輸入帶寬：快速（最高速度）：110.8KHz BW，51.5mW/ch

　　每通道數字濾波器

　　可編程輸入帶寬/采樣率

　　數據接口和菊花鏈上的CRC錯誤檢查

　　64引線LQFP封裝

　　工作溫度范圍為-40至105°C

　　AD7768BSTZ中文參數

　　AD7768BSTZ引腳圖

二、工作原理

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ采用Sigma-Delta調制技術，該技術通過過采樣和噪聲整形來提高ADC的分辨率和動態范圍。每個通道都集成了一個Σ-Δ調制器和數字濾波器，這些組件協同工作，實現了對模擬信號的精確轉換。Sigma-Delta調制器通過不斷比較輸入信號與內部參考電壓，產生高頻的二進制輸出，隨后由數字濾波器對高頻輸出進行濾波和降采樣，最終輸出高精度的數字信號。

三、特點

1. 高精度：AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ提供24位分辨率，能夠捕獲非常細微的信號變化，確保數據轉換的準確性。

2. 高動態范圍：在110.8 kHz的最大輸入帶寬下，該ADC能實現108 dB的動態范圍，適用于需要處理大動態范圍信號的應用。

3. 同步采樣：所有通道能夠同時采樣，保證了多通道信號之間的相位一致性，適用于需要精確相位信息的場景。

4. 靈活的功率模式：用戶可以根據需要選擇快速模式、中值模式或低功耗模式，以優化功耗和噪聲性能。

5. 豐富的數字濾波功能：提供寬帶、低通、sinc5等多種數字濾波器選項，滿足不同應用場景的需求。

6. 低噪聲：通過優化設計和先進的制造工藝，該ADC在多種工作模式下均能保持較低的噪聲水平。

7. 寬輸入范圍：模擬電源電壓支持2.25 V至5 V，數字電源電壓支持1.8 V至3.6 V，增加了設計的靈活性。

8. 高可靠性：采用先進的封裝技術和嚴格的質量控制流程，確保產品的高可靠性和長壽命。

四、應用

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ因其卓越的性能和靈活性，被廣泛應用于多個領域：

1. 數據采集系統：如USB、PXI、以太網等數據采集系統，能夠精確捕獲并轉換各種模擬信號。

2. 儀器儀表和工業控制回路：在需要高精度測量的工業自動化系統中，該ADC能夠提供穩定可靠的信號轉換。

3. 音頻測試和測量：適用于音頻信號的精確采集和分析，確保音頻質量的準確評估。

4. 振動和資產狀況監測：通過同步采樣和多通道功能，能夠實時監測設備的振動和狀態，預防故障發生。

5. 三相電能質量分析：在電力系統中，該ADC能夠精確測量三相電流和電壓，分析電能質量。

6. 聲納：在海洋探測和水下聲納系統中，AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ能夠處理復雜的聲信號，提供高精度的測量結果。

7. 高精度醫用設備：如腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）、心電圖（ECG）等設備，需要高精度ADC來捕獲生物電信號。

五、參數

以下是AD7768BSTZ（8通道版本）的主要參數：

• 分辨率：24位

• 通道數量：8通道

• 接口類型：SPI

• 采樣比：256 kS/s

• 輸入類型：差分

• 結構：Sigma-Delta

• 模擬電源電壓：2.25 V至5 V

• 數字電源電壓：1.8 V，2.5 V至3.6 V

• SNR（信噪比）：111 dB

• SFDR（無雜散動態范圍）：128 dBc

• SINAD（信噪和失真率）：107.5 dB

• THD（總諧波失真）：-120 dB

• 輸入帶寬：110.8 kHz（最大）

• 積分非線性（INL）：±2 ppm

• 失調誤差：±50 μV

• 增益誤差：±30 ppm

• 功耗（每通道）：

• 快速模式：51.5 mW

• 中值模式：27.5 mW

• 低功耗模式：13.8 mW

封裝與尺寸

• 封裝類型：LFCSP（Lead Frame Chip Scale Package），這是一種小型的表面貼裝封裝，有助于減小PCB占用空間并提高可靠性。

• 尺寸：具體尺寸依據封裝類型而異，但通常非常小，適合高密度集成應用。

噪聲性能

• 熱噪聲：在指定條件下，AD7768BSTZ的熱噪聲極低，有助于提升系統的信噪比。

• 量化噪聲：由于其高分辨率，量化噪聲被大大降低，從而提高了測量的精確度。

溫度范圍

• 工作溫度：-40°C至+85°C，寬溫度范圍使其能在各種惡劣環境下穩定工作。

• 存儲溫度：-65°C至+150°C，確保在存儲和運輸過程中不受溫度影響。

同步與觸發

• 同步采樣：所有通道可同時啟動采樣，確保信號相位的一致性。

• 外部觸發：支持外部觸發信號，可根據需要控制采樣時刻，適用于需要精確控制采樣時間的應用。

數字輸出特性

• 數據格式：通常提供直二進制或偏移二進制格式，具體取決于配置。

• 數據速率：通過SPI接口輸出，數據速率可根據需要配置，最高可達配置的最大采樣率。

其他特性

• 校準：內部校準電路可自動或手動校準，確保長期穩定性和準確性。

• 過壓保護：具備輸入過壓保護功能，防止輸入信號超出允許范圍時損壞ADC。

• 電源電壓監控：內置電源電壓監控功能，確保電源電壓在允許范圍內時ADC正常工作。

六、設計與實現

在設計包含AD7768BSTZ的系統時，需要考慮以下幾個關鍵因素：

1. 電源設計：為ADC提供穩定、低噪聲的模擬和數字電源至關重要。建議使用低噪聲的線性穩壓器，并盡量將電源線路與模擬信號線路分開，以減少干擾。

2. 接地設計：良好的接地設計對于減少噪聲和干擾至關重要。應采用星形接地方式，將模擬地和數字地分開，并在一點連接。

3. 布局與布線：在PCB布局時，應盡量縮短模擬信號路徑，避免長距離傳輸帶來的噪聲和干擾。同時，數字信號線路應遠離模擬信號線路，以減少數字噪聲對模擬信號的干擾。

4. 濾波器設計：根據應用需求選擇合適的數字濾波器，以優化ADC的性能。濾波器的選擇應考慮信號的帶寬、噪聲和失真等因素。

5. 軟件配置：通過SPI接口對ADC進行配置，包括采樣率、數據格式、濾波器類型等。合理配置可以最大化ADC的性能。

七、總結

AD7768BSTZ是一款高性能、多通道的Sigma-Delta型模數轉換器，以其高精度、高動態范圍、同步采樣和低噪聲等特點，在數據采集、儀器儀表、工業控制、音頻測試、振動監測等多個領域得到廣泛應用。通過合理的設計和配置，可以充分發揮其卓越的性能，為各種高精度測量應用提供可靠的數據支持。

在設計過程中，需要注意電源、接地、布局與布線等關鍵因素，以確保ADC的穩定性和準確性。同時，通過軟件配置優化ADC的性能，使其更好地滿足應用需求。總的來說，AD7768BSTZ是一款值得推薦的高精度模數轉換器，為高精度測量應用提供了強有力的支持。