ADI AD7091RBRMZ模數轉換器中文資料

一、引言

隨著電子技術的快速發展，模數轉換器（Analog to Digital Converter, ADC）在自動檢測和自動控制系統中的重要性日益凸顯。作為模擬電路與數字電路之間的橋梁，ADC將模擬信號轉換為數字信號，使得模擬量能夠被數字系統處理和控制。ADI（Analog Devices Inc.）作為全球領先的模擬集成電路供應商，其AD7091RBRMZ是一款性能卓越的12位逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC），廣泛應用于各種低功耗、高精度要求的場合。

　　廠商名稱：ADI

　　元件分類：模數轉換器

　　中文描述： 模數轉換器, 12 bit, 1 MSPS, 單端, Microwire, QSPI, SPI, 單, 2.7 V

　　英文描述： Analog to Digital Converters-ADC IC 1 CH 12-Bit SAR w/ref(typ)SPI

　　數據手冊：http://www.tongliao8.com/data/k01-36682598-AD7091RBRMZ.html

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　　AD7091RBRMZ概述

　　AD7091R是一款12位逐次逼近型模數轉換器（ADC），具有超低功耗（3V和1MSPS時典型功耗為349?A），同時實現快速吞吐率（50MHz SCLK時為1MSPS）。典型應用包括電池供電系統、手持式儀表、醫療儀器、移動通信、儀器儀表和控制系統、數據采集系統、光學傳感器、診斷/監測功能和能量收集。

　　吞吐率高達1MSPS，指定的VDD電壓為2.7V至5.25V

　　邏輯電壓VDRIVE為1.65V至5.25V，INL最大為±1LSB，模擬輸入范圍為0V至VREF

　　內部2.5V基準，±4.5ppm/°C典型漂移

　　寬輸入帶寬

　　BUSY指示燈

　　關斷模式

　　靈活的功率/吞吐率管理

　　高速串行接口：SPI?/QSPI?/MICROWIRE?/DSP兼容

　　10引腳MSOP封裝

　　工作溫度范圍:-40到125°C

　　AD7091RBRMZ中文參數

　　AD7091RBRMZ引腳圖

二、型號類型

AD7091RBRMZ是ADI公司推出的一款12位SAR ADC，具有低功耗、快速轉換速度和高精度的特點。該型號屬于ADI公司的AD7091系列，是專為低功耗和高性能應用而設計的。SAR ADC以其結構簡單、功耗低、精度高的特點，在便攜式設備、工業控制、醫療設備等領域得到廣泛應用。

三、工作原理

AD7091RBRMZ采用逐次逼近型（SAR）架構，這是一種通過比較器和數模轉換器（DAC）配合工作，逐步逼近模擬輸入信號值的方法來實現模數轉換的技術。其工作原理大致可以分為以下幾個步驟：

1. 采樣階段：在采樣信號的控制下，輸入模擬信號被采樣并保持在采樣保持放大器中，等待轉換。

2. 轉換階段：轉換開始時，SAR寄存器的最高位（MSB）被設置為1，其余位為0。這個值通過DAC轉換成模擬電壓，與輸入信號進行比較。如果輸入信號大于DAC輸出的電壓，MSB保持為1；否則，MSB被清零。接著，次高位（次MSB）被設置為1，重復上述比較過程，直到最低位（LSB）被確定。

3. 輸出階段：所有位都確定后，SAR寄存器中存儲的二進制數即為轉換結果，并通過輸出端口輸出。

四、特點

AD7091RBRMZ模數轉換器具有以下幾個顯著特點：

1. 低功耗：在3V和1MSPS（每秒百萬次采樣）的條件下，其典型功耗僅為349μA，非常適合于電池供電或低功耗要求的設備。

2. 高精度：12位的分辨率使得AD7091RBRMZ能夠提供高精度的模擬信號轉換，滿足大多數應用場合的需求。

3. 快速轉換速度：支持高達1MSPS的采樣率，能夠滿足高速數據采集和處理的需求。

4. 內部參考電壓：集成了一個片上準確的2.5V基準電壓源，減少了外部元件的使用，簡化了電路設計。

5. 靈活的接口：支持SPI（Serial Peripheral Interface）、QSPI（Quad Serial Peripheral Interface）和MicroWire等多種高速串行接口，方便與微處理器或其他數字電路連接。

6. 寬電源范圍：可工作在2.7V至5.25V的單電源供電模式下，適用于多種電壓等級的電路設計。

7. 低功耗管理：提供了靈活的功率/吞吐率管理功能，以及掉電模式，以進一步降低平均功耗。

五、應用

AD7091RBRMZ模數轉換器由于其低功耗、高精度和快速轉換速度的特點，被廣泛應用于以下領域：

1. 工業自動化：用于傳感器信號的轉換，如溫度、壓力、流量等參數的測量和控制。

2. 醫療設備：在醫療設備中用于生物信號的采集和處理，如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等。

3. 測量儀器：在各種測量儀器中作為模擬信號轉換的核心部件，如萬用表、示波器等。

4. 通信設備：在通信設備中用于模擬信號的數字化處理，如無線電接收機的信號解調等。

5. 便攜式設備：由于其低功耗特性，非常適合于電池供電的便攜式設備，如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等。

六、參數

以下是AD7091RBRMZ模數轉換器的主要技術參數：

• 分辨率：12位

• 轉換速度：1MSPS

• 功耗：3V和1MSPS時典型值為349μA，斷電模式下典型值為264nA

• 電源范圍：模擬電源電壓2.7V至5.25V，數字電源電壓1.8V至5.25V

• 接口類型：SPI、QSPI、MicroWire

• 內部參考電壓：2.5V，±4.5ppm/°C典型漂移

• 輸入類型：單端輸入

• 輸入電壓范圍：0V至VREF

• 信噪比（SNR）：69dB

• 微分非線性（DNL）：±0.5 LSB典型值

• 積分非線性（INL）：±1 LSB典型值

• 無丟失碼：在整個溫度范圍內保證

• 共模抑制比（CMRR）：高（具體值需參考數據手冊，通常SAR ADC的CMRR較高，適合處理具有共模干擾的信號）

• 數字輸出格式：直通二進制或二進制補碼可選

• 封裝形式：常見的封裝如MSOP-8（微小型封裝），便于在PCB上布局布線，減小系統體積

• 工作溫度范圍：通常支持工業級溫度范圍，如-40°C至+85°C，滿足多數工業應用的需求

• 靜態功耗與動態功耗：靜態功耗主要指的是在無轉換操作時消耗的功率，而動態功耗則是在進行模數轉換過程中產生的功耗。AD7091RBRMZ通過其低功耗設計，在兩者之間取得了良好的平衡。

• 抗噪聲能力：SAR ADC通常具有較好的抗噪聲能力，AD7091RBRMZ也不例外。其內部架構和電路設計有助于減少噪聲對轉換結果的影響，保證轉換精度。

• 電源抑制比（PSRR）：高電源抑制比意味著ADC對電源噪聲的抑制能力強，能夠減少電源波動對轉換結果的影響。AD7091RBRMZ通過優化電路設計，提高了PSRR，從而提升了在復雜電源環境下的工作穩定性。

• 自校準功能（如果支持）：部分高端SAR ADC具有自校準功能，能夠自動調整內部參數，以補償工藝變化、溫度變化等因素引起的性能偏差。雖然AD7091RBRMZ的具體型號可能不直接提及自校準功能，但ADI公司的其他高級ADC產品可能具備此特性，供用戶在更高精度要求下選擇。

• 數字濾波器選項（如果外部實現）：雖然AD7091RBRMZ本身可能不直接集成數字濾波器，但用戶可以根據需要，在ADC輸出后接入數字濾波器，以進一步改善信號質量，如降低噪聲、去除雜散信號等。

七、總結與展望

AD7091RBRMZ作為一款性能卓越的12位SAR ADC，以其低功耗、高精度和快速轉換速度，在工業自動化、醫療設備、測量儀器、通信設備以及便攜式設備等眾多領域展現了廣泛的應用前景。隨著物聯網、智能制造等技術的不斷發展，對高精度、低功耗的ADC需求將持續增長。ADI公司作為模擬集成電路領域的領軍企業，將繼續致力于推出更多創新產品，滿足市場不斷變化的需求。

未來，隨著工藝技術的不斷進步和設計理念的不斷創新，SAR ADC有望在保持低功耗優勢的同時，進一步提升轉換速度、精度和集成度。同時，隨著智能傳感器、可穿戴設備等新興應用的興起，對ADC的靈活性、易用性和智能化水平也提出了更高的要求。因此，我們可以期待ADI公司及其同類產品在未來能夠帶來更多驚喜，推動整個電子行業的進步與發展。