ADI AD7124-4BRUZ模數轉換器中文資料

一、型號與類型

ADI（Analog Devices, Inc.）推出的AD7124-4BRUZ是一款高性能的模數轉換器（ADC），屬于AD7124系列。該型號特別適用于需要高精度、低功耗以及高集成度的測量應用。AD7124-4BRUZ采用24位Σ-Δ（Sigma-Delta）型ADC技術，結合其內置的低噪聲、低漂移特性，成為眾多精密測量場景下的理想選擇。

　　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,19.2 kSPS,差分,偽差分,S單端,3線，4線，Microwire，QSPI，串行，SPI,單,2.7 V

　　英文描述： 4-Channel,Low Noise,Low Power,24-Bit,Sigma-Delta ADC with PGA and Reference

　　數據手冊：http://www.tongliao8.com/data/k01-36686694-AD7124-4BRUZ.html

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　　AD7124-4BRUZ概述

　　AD7124-4是一款低功耗、低噪聲、完全集成的模擬前端，用于高精度測量應用。片上低增益級確保小振幅的信號可以直接與ADC接口。該器件的主要優點之一是，它使用戶可以靈活地采用三種集成的電源模式之一。電流消耗、輸出數據速率范圍和均方根噪聲可以根據所選擇的電源模式進行定制。該設備還提供了大量的過濾器選項，確保用戶擁有最高程度的靈活性。該設備建立了最高程度的信號鏈集成。該器件包含一個精確、低噪聲、低漂移的內部帶隙基準，也接受一個外部差分基準，它可以在內部進行緩沖。它被廣泛用于溫度測量、壓力測量、工業過程控制、儀器儀表、智能變送器等應用中。

　　在所有功率模式下，高達22個無噪聲位（增益=1）

　　獨立接口供電，斷電電流最大為3?A

　　在25SPS時同時抑制50Hz/60Hz（單周期穩定）

　　診斷功能（有助于安全完整性等級（SIL）認證）

　　交叉點復用的模擬輸入，4個差分/7個偽差分輸入

　　內部基準漂移為15ppm/°C。工作溫度為-40°C至+125°C

　　匹配的可編程激勵電流，內部時鐘振蕩器，片上偏置電壓發生器

　　低壓側電源開關，通用輸出，內部溫度傳感器

　　自我和系統校準，傳感器燒毀檢測，自動通道排序器

　　封裝方式為24引腳薄的縮小小外形封裝[TSSOP]

　　AD7124-4BRUZ中文參數

　　AD7124-4BRUZ引腳圖

二、工作原理

Σ-Δ型ADC以其高分辨率和低噪聲特性而著稱，特別適用于需要長時間積分以提高信噪比的場合。AD7124-4BRUZ的工作原理基于Σ-Δ調制技術，通過過采樣和噪聲整形來實現高精度轉換。具體來說，輸入信號首先經過一個模擬調制器，該調制器將模擬信號轉換為高頻的數字信號流（即比特流）。隨后，這個比特流通過數字濾波器進行濾波和降采樣，最終輸出高精度的數字信號。

在AD7124-4BRUZ中，Σ-Δ調制器與內部集成的精密基準電壓源、可編程增益放大器（PGA）、激勵電流源等模塊協同工作，共同構成一個完整的模擬前端（AFE）。這種高度集成的設計不僅簡化了外部電路設計，還提高了系統的整體性能和可靠性。

三、特點

1. 高精度與低噪聲：AD7124-4BRUZ內置低噪聲24位Σ-Δ型ADC，支持無噪聲分辨率高達22位（增益為1時），能夠滿足絕大多數高精密測試的需求。其低功耗模式下的有效值噪聲僅為24 nV rms（1.17 SPS，增益=128），確保了極低的噪聲水平。

2. 高集成度：該器件集成了精密低噪聲、低漂移的內部帶隙基準電壓源，可編程低漂移激勵電流源，以及開路測試電流控制和偏置電壓發生器等多個功能模塊。這些集成特性極大地簡化了外圍電路設計，降低了系統復雜度。

3. 靈活的配置選項：AD7124-4BRUZ支持三種集成功率模式（低功耗、中功率、全功率），用戶可以根據實際需求靈活選擇，以平衡功耗、輸出數據速率和噪聲性能。此外，該器件還提供了多個濾波器選項和可編程增益（1至128），進一步增強了其靈活性和適應性。

4. 強大的診斷功能：為了保障系統的安全性和可靠性，AD7124-4BRUZ集成了豐富的診斷功能，包括循環冗余校驗（CRC）、信號鏈檢查和串行接口檢查等。這些功能有助于減少執行診斷功能所需的外部元件數量，降低電路板空間需求，并縮短設計時間。

5. 廣泛的應用場景：由于其高精度、低噪聲和高集成度的特點，AD7124-4BRUZ特別適用于溫度測量、壓力測量、工業過程控制、儀器儀表以及智能變送器等領域。

四、應用

1. 溫度測量：在溫度測量領域，AD7124-4BRUZ的高精度和低噪聲特性使得其能夠準確測量微小溫度變化。其內置的可編程激勵電流源和開路檢測功能進一步提高了測量的可靠性和準確性。

2. 壓力測量：在壓力測量系統中，AD7124-4BRUZ能夠直接接入壓力傳感器輸出的小信號，并通過其高集成度的模擬前端進行信號調理和轉換。其低噪聲和高精度特性確保了壓力測量的準確性。

3. 工業過程控制：在工業過程控制系統中，AD7124-4BRUZ的多種配置選項和靈活性使其能夠輕松適應各種復雜的控制需求。其內置的通道序列器和自動通道時序控制器進一步簡化了與器件的通信過程。

4. 儀器儀表：在儀器儀表領域，AD7124-4BRUZ的高精度和低功耗特性使其成為許多高精度測量儀器的理想選擇。其豐富的診斷功能和靈活的配置選項進一步提高了儀器儀表的可靠性和可維護性。

五、參數

以下是AD7124-4BRUZ的主要參數：

• 分辨率：24位

• 通道數量：4個差分輸入或7個單端/偽差分輸入

• 采樣率：19.2 ksps

• 工作溫度范圍：-40°C至+125°C（軍用級）

• 模擬電源電壓：2.7 V至3.6 V單電源或±1.8 V雙電源

• 數字電源電壓：1.65 V至3.6 V

• 功耗：低功耗模式下255 μA（典型值），中功率模式下355 μA（典型值），全功率模式下9 mA（典型值）。在全功率模式下，AD7124-4BRUZ以最高的采樣率和性能運行，盡管功耗相對較高，但確保了最高的數據吞吐量和最低的轉換時間。這種設計使得AD7124-4BRUZ能夠根據不同的應用需求，在功耗和性能之間做出靈活的權衡。在全功率模式下，ADC內部的各個功能模塊均以最大能力運行，包括Σ-Δ調制器、數字濾波器、PGA等，以實現最高的數據精度和最快的轉換速度。此時，ADC的功耗主要由這些高速運行的模塊以及必要的電源管理電路所消耗。然而，由于AD7124-4BRUZ采用了先進的低功耗設計技術，即使在全功率模式下，其功耗也相對較低，有利于延長電池壽命或降低系統整體的能耗。值得注意的是，AD7124-4BRUZ的功耗還受到多種因素的影響，包括外部電源電壓、輸入信號幅度、環境溫度以及內部配置設置等。因此，在實際應用中，用戶應根據具體的應用場景和需求，合理配置ADC的參數和工作環境，以實現最佳的功耗和性能平衡。此外，AD7124-4BRUZ還提供了低功耗和中功率兩種工作模式，以適應不同的應用場景和功耗要求。在低功耗模式下，ADC的功耗降至最低，適用于對功耗要求極高的便攜式設備或長時間運行的監測系統。在中功率模式下，ADC的功耗和性能介于低功耗和全功率模式之間，提供了一種折中的選擇。

• 輸入噪聲：在1.17 SPS的采樣率下，增益為128時，有效值噪聲為24 nV rms（典型值），這使得AD7124-4BRUZ非常適合于需要極低噪聲環境的精密測量應用。

• 增益范圍：可編程增益放大器（PGA）提供從1到128的增益范圍，允許用戶根據輸入信號的幅度靈活調整，從而優化ADC的動態范圍和分辨率。

• 線性度：AD7124-4BRUZ的積分非線性（INL）和微分非線性（DNL）誤差非常低，確保了在整個輸入范圍內的高精度測量。

• 數字接口：支持SPI（Serial Peripheral Interface）和QSPI（Quad SPI）兩種串行通信接口，提供靈活的數據傳輸方式。QSPI接口在高速數據傳輸時尤為有效，能夠顯著提高數據傳輸效率。

• 電源電壓抑制比（PSRR）：高PSRR確保了ADC對電源噪聲的抑制能力，從而減少了外部電源波動對測量精度的影響。

• 封裝形式：通常采用LFCSP（Leadless Chip Scale Package）或MSOP（Mini Small Outline Package）等小型封裝，以適應空間受限的應用場景。

• 數字濾波器：內置多種可編程數字濾波器，包括Sinc3、Sinc4等，用戶可以根據應用需求選擇合適的濾波器類型和截止頻率，以優化噪聲性能和動態范圍。

• 內部基準電壓源：提供高精度、低漂移的內部基準電壓源，無需外部基準源即可實現高精度測量。同時，該基準電壓源也支持外部基準電壓輸入，以進一步提高測量精度。

• 模擬輸入范圍：支持多種模擬輸入范圍配置，包括±10 V、±5 V、±2.5 V等，以滿足不同應用場景的需求。通過內部PGA的增益調整，可以進一步擴展或縮小實際的輸入信號范圍。

• 校準功能：AD7124-4BRUZ提供內部校準功能，包括系統校準、背景校準等，以消除由工藝偏差和溫度變化引起的誤差。這些校準功能可以自動進行，無需用戶干預，從而簡化了系統設計和維護過程。

• 時鐘源：支持外部時鐘輸入和內部時鐘源兩種模式。在外部時鐘模式下，用戶可以根據需要選擇適當的時鐘頻率；在內部時鐘模式下，ADC內部集成的時鐘源將提供穩定的時鐘信號，確保采樣率的準確性和一致性。

• 安全特性：為了保障系統的安全性，AD7124-4BRUZ還集成了過壓保護、欠壓鎖定等安全特性。這些特性能夠在異常情況下自動切斷電源或調整工作狀態，從而保護ADC和整個系統免受損壞。

綜上所述，AD7124-4BRUZ作為一款高性能的24位Σ-Δ型ADC，憑借其高精度、低噪聲、高集成度和靈活的配置選項，在溫度測量、壓力測量、工業過程控制、儀器儀表以及智能變送器等領域具有廣泛的應用前景。通過深入了解其工作原理、特點和參數配置，用戶可以更好地利用這款ADC的優勢，設計出性能優越、成本效益高的測量系統。