SGM58600/SGM58601/SGM58602：超低噪聲24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的深度剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是實(shí)現(xiàn)信號(hào)準(zhǔn)確采集和處理的關(guān)鍵組件。SGMICRO推出的SGM58600、SGM58601和SGM58602系列超低噪聲24位ADC，憑借其出色的性能和豐富的功能，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。今天，我們就來(lái)深入了解一下這三款芯片。

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1. 芯片概述

SGM58600、SGM58601和SGM58602是低噪聲、24位、60kSPS的Sigma-Delta（Σ-Δ）模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它們采用了四階Sigma-Delta調(diào)制器和五階Sinc濾波器（Sinc5），優(yōu)化了低噪聲性能。同時(shí)，靈活的輸入多路復(fù)用器支持單端輸入或差分輸入配置，并且具有可選的輸入緩沖器，可增加輸入阻抗。低噪聲可編程增益放大器（PGA）提供1到128的二進(jìn)制增益步長(zhǎng)，還具備SPI兼容接口。

1.1 封裝與溫度范圍

這三款芯片提供了多種封裝選擇：

• SGM58600：有Green SSOP - 20和TQFN - 3.5×3.5 - 20L封裝。
• SGM58601：有Green SSOP - 28和TQFN - 5×5 - 28L封裝。
• SGM58602：有Green TQFN - 5×5 - 20L封裝。

它們的工作溫度范圍均為 - 40℃到 + 125℃，能夠適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境。

2. 關(guān)鍵特性

2.1 電源電壓范圍

• 模擬電源：5V。
• 數(shù)字電源：2.7V到5V。

這種寬電源電壓范圍為設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的靈活性，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

2.2 高分辨率與低噪聲

• 無(wú)噪聲分辨率高達(dá)22位，能夠提供高精度的信號(hào)轉(zhuǎn)換。
• 數(shù)據(jù)輸出速率最高可達(dá)60kSPS，在不同的數(shù)據(jù)速率下都能保持良好的性能。
• 積分非線性（INL）在PGA[2:0] = 1時(shí)典型值為0.0012%FSR，確保了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 靈活的輸入配置

• SGM58600支持2個(gè)單端輸入或1個(gè)差分輸入。
• SGM58601支持8個(gè)單端輸入或4個(gè)差分輸入。
• SGM58602支持3個(gè)單端輸入或2個(gè)差分輸入。

這種靈活的輸入配置可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)輸入信號(hào)的要求。

2.4 低噪聲可編程增益放大器

輸入?yún)⒖荚肼暤椭?0nV，能夠有效抑制噪聲干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。

2.5 支持校準(zhǔn)功能

支持自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)，可對(duì)所有PGA設(shè)置進(jìn)行校準(zhǔn)，提高轉(zhuǎn)換精度。

3. 電氣特性

3.1 模擬輸入

• 滿量程輸入電壓：±2VREF / PGA。
• 絕對(duì)輸入電壓：根據(jù)輸入緩沖器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)有所不同，緩沖器關(guān)閉時(shí)為AGND - 0.1到AVDD + 0.1V，緩沖器開(kāi)啟時(shí)為AGND到AVDD。

3.2 可編程增益放大器

增益范圍為1到128，不同的PGA設(shè)置會(huì)影響輸入阻抗。例如，當(dāng)PGA[2:0] = 1且緩沖器關(guān)閉時(shí)，差分輸入阻抗為67kΩ；緩沖器開(kāi)啟時(shí)，輸入阻抗可達(dá)3.2MΩ。

3.3 系統(tǒng)性能

• 分辨率為24位，且在所有數(shù)據(jù)速率和PGA設(shè)置下無(wú)丟失碼。
• 數(shù)據(jù)速率范圍為2.5SPS到60kSPS，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
• 積分非線性、偏移誤差、增益誤差等指標(biāo)在不同條件下都有良好的表現(xiàn)。

3.4 電源要求

• AVDD電源電壓范圍為4.75V到5.25V，DVDD電源電壓范圍為2.7V到AVDD。
• 在不同的工作模式（如掉電模式、待機(jī)模式、正常模式）下，電流消耗有所不同。

4. 詳細(xì)功能分析

4.1 噪聲性能

文檔中給出了不同數(shù)據(jù)速率和PGA設(shè)置下的輸入?yún)⒖荚肼?、有效位?shù)（ENOB）和無(wú)噪聲分辨率等數(shù)據(jù)。通過(guò)合理選擇數(shù)據(jù)速率和PGA設(shè)置，可以在精度和速度之間找到平衡。例如，在較低的數(shù)據(jù)速率下，能夠獲得更高的分辨率和更低的噪聲。

4.2 輸入多路復(fù)用器

輸入多路復(fù)用器提供了靈活的輸入配置方式。在使用時(shí)，需要注意選擇可用的輸入，并盡量保持未使用的輸入引腳浮空，以降低功耗。

4.3 傳感器檢測(cè)

當(dāng)傳感器檢測(cè)電流源（SDCS）啟用時(shí)，輸入緩沖器會(huì)被強(qiáng)制開(kāi)啟。通過(guò)合理設(shè)置SDCS，可以檢測(cè)傳感器的開(kāi)路或短路情況。

4.4 可編程增益放大器（PGA）

PGA的設(shè)置由ADCON寄存器控制。在改變PGA設(shè)置后，建議重新校準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以確保轉(zhuǎn)換精度。

4.5 數(shù)字濾波器

芯片內(nèi)部采用了Sinc5濾波器和平均濾波器，其頻率響應(yīng)可以通過(guò)特定的公式計(jì)算。通過(guò)設(shè)置合適的數(shù)據(jù)速率，可以消除50Hz或60Hz的電源噪聲。

4.6 校準(zhǔn)功能

芯片提供了自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，包括偏移校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)間會(huì)受到數(shù)據(jù)速率和PGA設(shè)置的影響。在使用過(guò)程中，建議在緩沖器配置或PGA改變后進(jìn)行校準(zhǔn)。

5. 應(yīng)用場(chǎng)景

由于其高精度、低噪聲和靈活的配置，SGM58600、SGM58601和SGM58602適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如實(shí)驗(yàn)室儀器、測(cè)量與測(cè)試、工業(yè)過(guò)程控制、醫(yī)療儀器等。

6. 總結(jié)

SGM58600、SGM58601和SGM58602系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器以其出色的性能和豐富的功能，為電子工程師在高精度信號(hào)采集和處理方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇芯片的配置和工作模式，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。希望本文能對(duì)大家在使用這三款芯片時(shí)有所幫助，你在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。