ADI AD7193BRUZ-REEL模數轉換器中文資料

一、型號與類型

ADI（亞德諾半導體）的AD7193BRUZ-REEL是一款高性能的模數轉換器（ADC），屬于AD7193系列。該型號特別適用于高精度測量應用，以其低噪聲、高分辨率和靈活的數字濾波器設計而著稱。AD7193BRUZ-REEL通過其豐富的功能和優化的性能，在工業自動化、醫療設備、儀器儀表及環境監測等多個領域有著廣泛的應用。

　　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,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

　　數據手冊：http://www.tongliao8.com/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用的低噪聲、完整的模擬前端。它包含一個低噪聲、24位Σ-Δ型模擬數字轉換器（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差分輸入或八個偽差分輸入。該器件有一個非常靈活的數字濾波器，包括一個快速沉降選項。輸出數據速率和沉降時間等變量取決于所選選項。AD7193還包括一個零延時選項。典型的應用包括PLC/DCS模擬輸入模塊、數據采集、應變式傳感器、壓力測量、溫度測量、流量測量、地磅、色譜、醫療和科學儀器應用。

　　電源：AVDD：3V至5.25V，DVDD：2.7V至5.25V

　　快速沉降濾波選項

　　自動通道序列器

　　內部或外部時鐘

　　增益漂移對比溫度漂移為±1ppm/°C

　　失調誤差與溫度的關系：±5nV/°C，增益=32至128時；禁用斬波器

　　指定的隨時間變化的漂移

　　4通用數字輸出

　　28引腳TSSOP封裝

　　工作溫度范圍:-40°C到+105°C

　　AD7193BRUZ-REEL中文參數

　　AD7193BRUZ-REEL引腳圖

二、工作原理

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

在AD7193BRUZ-REEL中，Σ-Δ ADC的核心是一個低噪聲的24位模數轉換器，它包含一個低噪聲增益級，可以直接接收并處理小幅度信號。該增益級的設計使得即使是微弱的模擬信號也能被準確捕獲并轉換為數字信號。此外，AD7193BRUZ-REEL還具備靈活的數字濾波器設計，可以根據需要調整濾波器的截止頻率和沉降時間，以滿足不同應用場景的需求。

三、特點

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

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

3. 靈活的數字濾波器：該ADC配備了非常靈活的數字濾波器，包括快速沉降選項，可以根據應用需求調整濾波器的性能。

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，支持同時采集多個模擬信號。

5. 自動通道序列器：內置通道序列器可以自動按順序在各使能通道上執行轉換，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用場景。

8. 高溫度穩定性：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定性。

四、應用

1. 工業自動化：AD7193BRUZ-REEL適用于溫度、壓力、流量等工業自動化領域的高精度測量。其高分辨率和低噪聲特性能夠確保測量結果的準確性，為工業控制系統提供可靠的數據支持。

2. 醫療設備：在醫療設備領域，如心電圖、血壓計等設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勢。它能夠準確捕捉生物電信號等微弱信號，為醫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字濾波器設計使其能夠同時采集多個模擬信號并進行精確處理，提高了儀器儀表的測量精度和穩定性。

4. 環境監測：在氣象、環境監測等領域，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。它能夠準確測量溫度、濕度、氣壓等環境參數，為環境監測和科學研究提供可靠的數據支持。

五、參數

以下是AD7193BRUZ-REEL的主要參數：

• 制造商：Analog Devices Inc.（亞德諾半導體）

• 分辨率：24位

• 輸入類型：差分/偽差分

• 通道數量：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在不同代碼轉換之間最小步長變化的能力。AD7193BRUZ-REEL的DNL性能確保了在整個量程范圍內，相鄰數字代碼之間的轉換是均勻且準確的，避免了代碼丟失或重復的問題。

• 噪聲性能：

  這些噪聲性能指標顯示了AD7193BRUZ-REEL在極低噪聲環境下的優異表現，使得它在需要高精度測量的應用中尤為重要。

• 輸入噪聲電壓：典型值2 nV/√Hz（在1 kHz時）

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

• 數字濾波器特性：

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

• 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：用于快速數據更新率應用

• 參考電壓：

  用戶可以選擇使用外部參考電壓或內部參考電壓，以滿足特定的精度和穩定性要求。內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系統需求進行定制。

• 外部參考電壓范圍：VREF = 1 V至VDD

• 內部參考電壓選項：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果的影響。

• 典型值：-80 dB（f = 1 kHz）

• 接口特性：

  多種接口選項和可配置的數據速率使得AD7193BRUZ-REEL能夠與各種微控制器和DSP無縫連接，方便用戶根據系統架構進行靈活配置。

• SPI、QSPI、Microwire、DSP兼容接口

• 可配置的數據速率：最高可達4.8 kHz（在最高分辨率下）

• 封裝與尺寸：

  小型的TSSOP封裝不僅節省了電路板空間，還提供了良好的散熱性能，有助于在緊湊的設備中實現高性能的模數轉換。

• TSSOP-28封裝

• 尺寸：9.7mm x 4.4mm

六、設計注意事項

在設計基于AD7193BRUZ-REEL的系統時，需要注意以下幾個方面：

1. 電源設計：確保提供穩定且符合規格要求的電源電壓。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壓器或開關穩壓器，并加入適當的濾波電路。

2. 參考電壓：選擇合適的參考電壓源，并確保其穩定性和精度滿足應用需求。內部參考電壓提供了方便性，但在需要更高精度時，應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重要。盡量將模擬部分和數字部分分開布局，并采用短而粗的走線來減少寄生電感和電阻。

4. 接地設計：良好的接地設計對于提高系統的抗干擾能力和穩定性具有重要意義。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進行軟件配置時，需要仔細閱讀數據手冊中的寄存器配置說明，并根據應用需求進行合理的設置。特別要注意濾波器配置、增益設置和數據速率等關鍵參數。

七、總結

AD7193BRUZ-REEL作為一款高性能的24位Σ-Δ模數轉換器，以其高分辨率、低噪聲、靈活的數字濾波器設計和多通道輸入等特性，在工業自動化、醫療設備、儀器儀表及環境監測等領域具有廣泛的應用前景。通過合理的系統設計和配置，可以充分發揮其性能優勢，為各種高精度測量應用提供可靠的數據支持。在設計和使用過程中，需要注意電源設計、參考電壓選擇、布局布線、接地設計及軟件配置等關鍵方面，以確保系統的穩定性和精度。