ADI AD7616BSTZ模數轉換器ADC中文資料

一、型號與類型

AD7616BSTZ是由Analog Devices Inc.（ADI，亞德諾半導體）生產的一款高性能模數轉換器（ADC）。該型號屬于AD7616系列，是一款專為數據采集系統（DAS）設計的專業級ADC。AD7616BSTZ以其卓越的性能、豐富的功能和廣泛的應用領域，在工業自動化、電力監控、儀器儀表等多個領域得到了廣泛應用。

　　廠商名稱：ADI

　　元件分類：模數轉換器ADC

　　中文描述： 16通道DAS，內置16位、雙極性輸入、雙路同步采樣ADC

　　英文描述： Data Acquisition ADCs/DACs-Specialized 100ksps 16 ch muxed Dual 16B SAR ADC

　　數據手冊：http://www.tongliao8.com/data/k01-36683989-AD7616BSTZ.html

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　　AD7616BSTZ概述

　　AD7616是一款16位DAS，支持對16個通道進行雙路同步采樣。AD7616采用5 V單電源供電，可以處理±10 V、±5 V和±2.5 V真雙極性輸入信號，同時每對通道均能以高達1MSPS的吞吐速率和90.5 dB SNR采樣。利用片內過采樣模式可實現更高的SNR性能（過采樣率(OSR)為2時，SNR為92 dB）。輸入箝位保護電路可以耐受高達±21 V的電壓。無論以何種采樣頻率工作，AD7616的模擬輸入阻抗均為1 MΩ。它采用單電源工作方式，具有片內濾波和高輸入阻抗，因此無需驅動運算放大器和外部雙極性電源。

　　該器件均內置模擬輸入箝位保護、一個雙路16位電荷再分配SAR模數轉換器(ADC)、一個靈活的數字濾波器、2.5 V基準電壓源和基準電壓緩沖器以及高速串行和并行接口。AD7616兼容串行外設接口(SPI)/QSPI/DSP/MICROWIRE。

　　應用

　　電力線路監控

　　保護繼電器

　　多相電機控制

　　儀器儀表和控制系統

　　數據采集系統(DAS)

　　AD7616BSTZ中文參數

　　制造商:Analog Devices Inc.

　　產品種類:模數轉換器ADC

　　系列:AD7616

　　安裝風格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:LQFP-80

　　產品:Data Acquisition Systems

　　類型:Simultaneous Sampling ADC

　　分辨率:16 bit

　　通道數量:16 Channel

　　工作電源電壓:5 V

　　最小工作溫度:-40 C

　　最大工作溫度:+125 C

　　封裝:Tray

　　模擬電源電壓:5 V

　　結構:SAR

　　商標:Analog Devices

　　數字電源電壓:3.6 V

　　DNL-微分非線性:0.5 LSB

　　FPBW-全功率頻寬:39 kHz

　　INL-積分非線性:1 LSB

　　輸入類型:Pseudo-Differential

　　接口類型:Parallel,Serial,SPI

　　濕度敏感性:Yes

　　轉換器數量:16 Converter

　　輸出類型:Digital

　　Pd-功率耗散:350 mW

　　產品類型:Data Acquisition ADCs/DACs-Specialized

　　參考類型:External,Internal

　　參考電壓:2.5 V

　　采樣比:1 MS/s

　　關閉:Shutdown

　　SINAD-信噪和失真率:90 dB

　　SNR–信噪比:93 dB

　　AD7616BSTZ引腳圖

二、工作原理

AD7616BSTZ是一款16位分辨率的模數轉換器，支持對16個通道進行雙路同步采樣。其工作原理基于逐次逼近寄存器（SAR）架構，通過不斷逼近輸入模擬信號的真實值，實現高精度的模數轉換。

在轉換過程中，AD7616BSTZ首先通過內部的采樣保持電路對輸入的模擬信號進行采樣，并將其保持在電容上。隨后，SAR ADC通過比較器將電容上的電壓與內部參考電壓進行比較，并根據比較結果調整內部寄存器的值，逐步逼近輸入信號的真實值。最終，當寄存器中的值穩定時，即完成了模數轉換過程，并將轉換結果輸出為數字信號。

三、特點

1. 高精度：AD7616BSTZ具有16位的高分辨率，能夠精確地將模擬信號轉換為數字信號，滿足高精度測量的需求。

2. 多通道同步采樣：支持對16個通道進行雙路同步采樣，能夠同時采集多個模擬信號，提高數據采集的效率和準確性。

3. 寬輸入范圍：能夠處理±10 V、±5 V和±2.5 V的真雙極性輸入信號，滿足不同應用場景的需求。

4. 高吞吐率：每對通道均能以高達1MSPS的吞吐速率進行采樣，確保快速響應和高效處理。

5. 高信噪比：在標準采樣率下，信噪比（SNR）可達90.5 dB，通過片上過采樣模式，SNR可提升至92 dB（OSR為2時），提供優異的信號質量。

6. 輸入保護：內置輸入箝位保護電路，能夠耐受高達±21 V的電壓，保護ADC免受輸入電壓過高的損害。

7. 高輸入阻抗：無論以何種采樣頻率工作，模擬輸入阻抗均為1 MΩ，無需外部驅動運算放大器。

8. 靈活的數字濾波器：內置靈活的數字濾波器，可根據需要調整濾波器的參數，提高SNR并減少帶寬。

9. 多種接口方式：支持并行、串行、SPI等多種接口方式，便于與各種微控制器和處理器連接。

10. 低功耗：在正常工作狀態下，功耗僅為350 mW，滿足低功耗設計的需求。

四、應用

AD7616BSTZ憑借其卓越的性能和豐富的功能，在多個領域得到了廣泛應用：

1. 電力線路監控：在電力系統中，AD7616BSTZ可用于監控電力線路的電壓、電流等參數，確保電力系統的穩定運行。

2. 保護繼電器：在電力保護系統中，AD7616BSTZ可用于檢測電流、電壓等參數，當檢測到異常時，及時觸發保護繼電器動作，保護電力設備和人身安全。

3. 多相電機控制：在多相電機控制系統中，AD7616BSTZ可用于采集電機的電流、電壓等參數，實現電機的精確控制。

4. 儀器儀表：在各類儀器儀表中，AD7616BSTZ可用于將模擬信號轉換為數字信號，進行數據處理和顯示。

5. 控制系統：在工業自動化控制系統中，AD7616BSTZ可用于采集各種傳感器信號，實現對生產過程的精確控制。

五、參數

以下是AD7616BSTZ的主要參數：

• 制造商：Analog Devices Inc.（ADI）

• 產品種類：數據采集ADC/DAC – 專業

• 系列：AD7616

• 分辨率：16 bit

• 通道數量：16 Channel

• 工作電源電壓：5 V（模擬端）；2.3 V至3.6 V（數字端）

• 最小工作溫度：-40 °C

• 最大工作溫度：+125 °C

• 封裝/箱體：LQFP-80

• 接口類型：Parallel, Serial, SPI

• 參考類型：External, Internal

• 參考電壓：2.5 V

• 采樣比：1 MS/s

• SNR（信噪比）：90.5 dB（標準采樣率）；

• 輸入電壓范圍：±10V、±5V、±2.5V（可選）

• 輸入阻抗：1 MΩ（典型值）

• 輸入保護：內部箝位保護電路，可耐受±21V電壓

• 功耗：350 mW（典型值，具體取決于采樣速率和電源電壓）

• 數字輸出特性：

• 并行輸出：支持高速并行接口，便于與高速微處理器直接連接

• 串行輸出：支持SPI/QSPI/MICROWIRE兼容的串行接口，適合與需要節省引腳數量的應用連接

• 數據格式：可選擇二進制補碼或偏移二進制格式輸出

• 數字濾波器：

• 內置可編程數字濾波器，支持低通、高通、帶通和帶阻濾波

• 濾波器截止頻率可編程，以優化SNR和帶寬之間的平衡

• 電源管理：

• 提供電源關斷模式，進一步降低功耗

• 支持部分通道關斷功能，以節省功耗和減少熱耗散

• 同步采樣：

• 支持所有通道同步采樣，確保多通道數據采集時的時間一致性

• 可編程的采樣保持時間，以滿足不同應用的需求

• 校準和配置：

• 片上校準功能，確保長期穩定性和精度

• 可通過串行接口進行配置，包括通道選擇、增益設置、濾波器參數等

• 封裝與尺寸：

• LQFP-80封裝，緊湊的封裝尺寸適合高密度電路板布局

• 引腳排列和封裝尺寸符合行業標準，便于與其他組件集成

六、設計考慮

在設計包含AD7616BSTZ的系統時，需要考慮以下因素：

1. 電源設計：確保模擬電源和數字電源分開供電，并盡量減少噪聲干擾。使用適當的去耦電容和濾波電路來穩定電源電壓。

2. 接地設計：采用單點接地或多點接地策略，確保模擬地和數字地之間的隔離。使用低阻抗路徑連接接地平面，以減少接地噪聲。

3. 輸入保護：盡管AD7616BSTZ內置了輸入保護電路，但在極端應用條件下仍需考慮外部保護電路，以防止過壓損壞。

4. 布局與布線：合理布局和布線對于減少噪聲和干擾至關重要。模擬信號和數字信號應分開布線，避免交叉干擾。敏感信號線應采用屏蔽或差分對布線技術。

5. 散熱考慮：在高采樣速率和滿負載條件下，AD7616BSTZ可能會產生一定的熱量。確保適當的散熱措施，如增加散熱片或使用風扇，以防止過熱影響性能。

6. 信號調理：在將信號輸入到AD7616BSTZ之前，可能需要進行信號調理，如放大、濾波和隔離等，以確保信號質量和精度。

七、總結

AD7616BSTZ是一款高性能、多通道同步采樣的16位模數轉換器，廣泛應用于電力監控、工業自動化、儀器儀表等領域。其高精度、高吞吐率、寬輸入范圍和低功耗等特點，使其成為數據采集系統的理想選擇。在設計包含AD7616BSTZ的系統時，需要仔細考慮電源設計、接地設計、布局與布線、散熱以及信號調理等因素，以確保系統的穩定性和性能。通過充分利用AD7616BSTZ的豐富功能和卓越性能，可以構建出高效、可靠的數據采集系統，滿足各種復雜應用的需求。