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

在電子設(shè)計領(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)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，廣泛應(yīng)用于各種需要精確測量和控制的場景。今天，我們就來深入探討一款性能出色的ADC——AD7172 - 2。

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一、AD7172 - 2簡介

AD7172 - 2是一款智能、低噪聲、低功耗的多路復(fù)用Σ - Δ ADC，專為低帶寬信號設(shè)計，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)用場景下對數(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，在對數(shù)據(jù)采集速度要求較高的工業(yè)自動化場景中，可以選擇較高的輸出速率；而在對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位無噪聲位；在5 SPS時，無噪聲位可達(dá)24位，能提供高精度的測量結(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建立時間內(nèi)，對50 Hz和60 Hz的信號有85 dB的抑制能力，有效減少了外界干擾對測量結(jié)果的影響。

（三）靈活的輸入通道配置

用戶可以根據(jù)實際需求配置輸入通道，支持2個全差分通道或4個單端通道。通過交叉點多路復(fù)用器，能夠靈活選擇任意模擬輸入組合作為輸入信號，為不同的應(yīng)用場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）多樣的時鐘源選擇

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

（六）低功耗設(shè)計

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，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)用場景

（一）過程控制

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

（二）溫度和壓力測量

在溫度和壓力測量領(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，為工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測提供可靠的數(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使其能夠同時采集多個信號，滿足復(fù)雜的測量需求。

（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)計要點

（一）電源設(shè)計

AD7172 - 2有三個獨立的電源引腳：AVDD1、AVDD2和IOVDD。AVDD1為交叉點多路復(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)計電源時，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。通過通信寄存器控制對ADC寄存器映射的訪問，讀取ID寄存器是驗證與設(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、參考源、濾波器類型和輸出數(shù)據(jù)速率等。通過合理配置這些參數(shù)，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

五、數(shù)字濾波器選擇

AD7172 - 2提供了三種靈活的濾波器選項：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

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

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)實際需求選擇合適的模式，以滿足不同的應(yīng)用場景。

（二）校準(zhǔn)

支持兩點校準(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)過程類似于ADC轉(zhuǎn)換，需要一定的時間完成，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、多樣的時鐘源選擇和低功耗設(shè)計等特點，成為了電子工程師在設(shè)計高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時的理想選擇。在實際應(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，為各種應(yīng)用場景提供可靠的解決方案。你在使用AD7172 - 2的過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。