AD7172 - 2：低功耗24位Sigma - Delta ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是至關(guān)重要的組件，它負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，廣泛應(yīng)用于各種需要精確測(cè)量和控制的場(chǎng)景。今天，我們就來(lái)深入探討一款性能出色的ADC——AD7172 - 2。

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一、AD7172 - 2簡(jiǎn)介

AD7172 - 2是一款智能、低噪聲、低功耗的多路復(fù)用Σ - Δ ADC，專為低帶寬信號(hào)設(shè)計(jì)，具有2或4通道（全差分/單端）輸入。它的輸出數(shù)據(jù)速率范圍從1.25 SPS到31.25 kSPS，最大通道掃描速率可達(dá)6.21 kSPS（161 μs），能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)數(shù)據(jù)采集速度的要求。

二、關(guān)鍵特性剖析

（一）高速靈活的輸出速率

AD7172 - 2的輸出速率范圍極廣，從1.25 SPS到31.25 kSPS，能適應(yīng)多種不同的應(yīng)用需求。例如，在對(duì)數(shù)據(jù)采集速度要求較高的工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景中，可以選擇較高的輸出速率；而在對(duì)功耗和精度要求較高的便攜式設(shè)備中，則可以選擇較低的輸出速率。其通道掃描數(shù)據(jù)速率為6.21 kSPS/通道（161 μs 建立時(shí)間），能快速完成多通道的數(shù)據(jù)采集。

（二）卓越的性能指標(biāo)

1. 分辨率：在31.25 kSPS的輸出數(shù)據(jù)速率下，具有17.2位無(wú)噪聲位；在5 SPS時(shí)，無(wú)噪聲位可達(dá)24位，能提供高精度的測(cè)量結(jié)果。
2. 線性度：積分非線性（INL）為±2 ppm of FSR，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。
3. 干擾抑制：在50 ms建立時(shí)間內(nèi)，對(duì)50 Hz和60 Hz的信號(hào)有85 dB的抑制能力，有效減少了外界干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

（三）靈活的輸入通道配置

用戶可以根據(jù)實(shí)際需求配置輸入通道，支持2個(gè)全差分通道或4個(gè)單端通道。通過(guò)交叉點(diǎn)多路復(fù)用器，能夠靈活選擇任意模擬輸入組合作為輸入信號(hào)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了極大的便利。

（四）高精度內(nèi)部參考

片上集成了2.5 V參考（±2 ppm/°C漂移），可以減少外部組件的使用，同時(shí)提供穩(wěn)定的參考電壓。其真正的軌到軌模擬和參考輸入緩沖器，能提供高輸入阻抗，便于連接高阻抗源。

（五）多樣的時(shí)鐘源選擇

支持內(nèi)部或外部時(shí)鐘，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的時(shí)鐘源。內(nèi)部振蕩器默認(rèn)運(yùn)行在16 MHz，內(nèi)部分頻為2 MHz作為調(diào)制器時(shí)鐘；也可以使用外部晶體（如16 MHz晶體）或外部時(shí)鐘源，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性。

（六）低功耗設(shè)計(jì)

ADC電流僅為1.5 mA，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 105°C，適合在各種惡劣環(huán)境下工作。同時(shí)，它還支持待機(jī)和掉電模式，進(jìn)一步降低功耗。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

（一）過(guò)程控制

在PLC/DCS模塊中，AD7172 - 2的高精度和高速度能夠滿足對(duì)工業(yè)過(guò)程參數(shù)的精確測(cè)量和控制要求，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）溫度和壓力測(cè)量

在溫度和壓力測(cè)量領(lǐng)域，其高精度和低噪聲特性能夠準(zhǔn)確地采集溫度和壓力信號(hào)，為工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（三）醫(yī)療和科學(xué)多通道儀器

在醫(yī)療和科學(xué)儀器中，多通道輸入和高精度的特點(diǎn)使其能夠同時(shí)采集多個(gè)信號(hào)，滿足復(fù)雜的測(cè)量需求。

（四）色譜分析

在色譜分析中，AD7172 - 2的快速數(shù)據(jù)采集能力和高精度能夠提高分析的準(zhǔn)確性和效率。

四、電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電源設(shè)計(jì)

AD7172 - 2有三個(gè)獨(dú)立的電源引腳：AVDD1、AVDD2和IOVDD。AVDD1為交叉點(diǎn)多路復(fù)用器和集成的模擬及參考輸入緩沖器供電；AVDD2為內(nèi)部1.8 V模擬LDO穩(wěn)壓器供電，該穩(wěn)壓器為ADC核心供電；IOVDD為內(nèi)部1.8 V數(shù)字LDO穩(wěn)壓器供電，該穩(wěn)壓器為ADC的數(shù)字邏輯供電。在設(shè)計(jì)電源時(shí)，要注意電源的穩(wěn)定性和去耦，推薦使用如ADP7118、ADM660和ADP7182等線性穩(wěn)壓器。

（二）數(shù)字通信

AD7172 - 2采用3或4線SPI接口，兼容QSPI?、MICROWIRE和DSP。接口工作在SPI模式3，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿輸出，上升沿采樣。通過(guò)通信寄存器控制對(duì)ADC寄存器映射的訪問(wèn)，讀取ID寄存器是驗(yàn)證與設(shè)備正確通信的推薦方法。

（三）配置靈活性

AD7172 - 2具有高度的配置靈活性，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求配置通道、設(shè)置和操作模式。例如，可以選擇不同的模擬輸入對(duì)、參考源、濾波器類型和輸出數(shù)據(jù)速率等。通過(guò)合理配置這些參數(shù)，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

五、數(shù)字濾波器選擇

AD7172 - 2提供了三種靈活的濾波器選項(xiàng)：Sinc5 + Sinc1濾波器、Sinc3濾波器和增強(qiáng)型50 Hz和60 Hz抑制濾波器。

（一）Sinc5 + Sinc1濾波器

適用于多路復(fù)用應(yīng)用，在2.6 kSPS及以下的輸出數(shù)據(jù)速率下可實(shí)現(xiàn)單周期建立。其sinc5塊輸出固定在最大速率31.25 kSPS，sinc1塊輸出數(shù)據(jù)速率可變化以控制最終ADC輸出數(shù)據(jù)速率。

（二）Sinc3濾波器

在較低速率下具有最佳的單通道噪聲性能，適用于單通道應(yīng)用。其建立時(shí)間等于3/輸出數(shù)據(jù)速率，具有良好的頻率滾降和寬陷波特性，能有效抑制特定頻率的干擾。

（三）增強(qiáng)型50 Hz和60 Hz抑制濾波器

能夠同時(shí)抑制50 Hz和60 Hz的干擾，用戶可以在建立時(shí)間和抑制能力之間進(jìn)行權(quán)衡。該濾波器通過(guò)對(duì)Sinc5 + Sinc1濾波器的輸出進(jìn)行后濾波實(shí)現(xiàn)，使用時(shí)需選擇Sinc5 + Sinc1濾波器以達(dá)到指定的建立時(shí)間和噪聲性能。

六、操作模式與校準(zhǔn)

（一）操作模式

AD7172 - 2具有連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)讀取模式、單轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式和掉電模式等多種操作模式。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的模式，以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

（二）校準(zhǔn)

支持兩點(diǎn)校準(zhǔn)，包括內(nèi)部零刻度校準(zhǔn)、系統(tǒng)零刻度校準(zhǔn)和系統(tǒng)滿刻度校準(zhǔn)，可消除偏移和增益誤差。校準(zhǔn)過(guò)程類似于ADC轉(zhuǎn)換，需要一定的時(shí)間完成，使用較低的輸出數(shù)據(jù)速率可獲得更好的校準(zhǔn)精度。

七、總結(jié)

AD7172 - 2以其高速靈活的輸出速率、卓越的性能指標(biāo)、靈活的輸入通道配置、高精度內(nèi)部參考、多樣的時(shí)鐘源選擇和低功耗設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，成為了電子工程師在設(shè)計(jì)高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求合理配置其參數(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供可靠的解決方案。你在使用AD7172 - 2的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？又是如何解決的？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。