ADI AD7768BSTZ模数转换器中文资料

一、型号与类型

AD7768BSTZ是Analog Devices Inc.（亚德诺半导体）生产的一款高性能模数转换器（ADC），属于Sigma-Delta（Σ-Δ）型ADC。该转换器提供8通道和4通道两种版本，分别对应AD7768BSTZ和AD7768-4BSTZ，两者均具备同步采样功能，适用于对精度和动态范围要求较高的应用场合。

　　厂商名称：ADI

　　元件分类：模数转换器

　　中文描述： 模数转换器,24 bit,256 kSPS,差分,伪差分,3线，4线，串行，SPI,单,2 V

　　英文描述： Analog to Digital Converters-ADC 256ksps 8 ch wideband 24B SD-ADC

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36682110-AD7768BSTZ.html

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　　AD7768BSTZ概述

　　AD7768是一款8通道、24位、同步采样、Σ-Δ(Σ-Δ)、模数转换器(ADC)，具有功率缩放功能和110.8KHz带宽。这些器件每个通道都有一个Σ-Δ调制器和数字滤波器，可实现交流和直流信号的同步采样。典型应用包括数据采集系统：USB/PXI/以太网、仪器仪表和工业控制回路、音频测试和测量、振动和资产状况监测、三相电能质量分析、声纳、高精度医用脑电图（EEG）/肌电图（EMG）/心电图（ECG）。

　　精密的交流和直流性能

　　每通道256KSPS最大ADC ODR，108dB动态范围，-120dB THD典型值

　　FSR积分非线性度(INL)±2ppm，偏移误差±50?V，FSR增益误差±30ppm

　　优化功率耗散与噪声、输入带宽的关系

　　可选功率、速度和输入带宽：快速（最高速度）：110.8KHz BW，51.5mW/ch

　　每通道数字滤波器

　　可编程输入带宽/采样率

　　数据接口和菊花链上的CRC错误检查

　　64引线LQFP封装

　　工作温度范围为-40至105°C

　　AD7768BSTZ中文参数

　　AD7768BSTZ引脚图

二、工作原理

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ采用Sigma-Delta调制技术，该技术通过过采样和噪声整形来提高ADC的分辨率和动态范围。每个通道都集成了一个Σ-Δ调制器和数字滤波器，这些组件协同工作，实现了对模拟信号的精确转换。Sigma-Delta调制器通过不断比较输入信号与内部参考电压，产生高频的二进制输出，随后由数字滤波器对高频输出进行滤波和降采样，最终输出高精度的数字信号。

三、特点

1. 高精度：AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ提供24位分辨率，能够捕获非常细微的信号变化，确保数据转换的准确性。

2. 高动态范围：在110.8 kHz的最大输入带宽下，该ADC能实现108 dB的动态范围，适用于需要处理大动态范围信号的应用。

3. 同步采样：所有通道能够同时采样，保证了多通道信号之间的相位一致性，适用于需要精确相位信息的场景。

4. 灵活的功率模式：用户可以根据需要选择快速模式、中值模式或低功耗模式，以优化功耗和噪声性能。

5. 丰富的数字滤波功能：提供宽带、低通、sinc5等多种数字滤波器选项，满足不同应用场景的需求。

6. 低噪声：通过优化设计和先进的制造工艺，该ADC在多种工作模式下均能保持较低的噪声水平。

7. 宽输入范围：模拟电源电压支持2.25 V至5 V，数字电源电压支持1.8 V至3.6 V，增加了设计的灵活性。

8. 高可靠性：采用先进的封装技术和严格的质量控制流程，确保产品的高可靠性和长寿命。

四、应用

AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ因其卓越的性能和灵活性，被广泛应用于多个领域：

1. 数据采集系统：如USB、PXI、以太网等数据采集系统，能够精确捕获并转换各种模拟信号。

2. 仪器仪表和工业控制回路：在需要高精度测量的工业自动化系统中，该ADC能够提供稳定可靠的信号转换。

3. 音频测试和测量：适用于音频信号的精确采集和分析，确保音频质量的准确评估。

4. 振动和资产状况监测：通过同步采样和多通道功能，能够实时监测设备的振动和状态，预防故障发生。

5. 三相电能质量分析：在电力系统中，该ADC能够精确测量三相电流和电压，分析电能质量。

6. 声纳：在海洋探测和水下声纳系统中，AD7768BSTZ/AD7768-4BSTZ能够处理复杂的声信号，提供高精度的测量结果。

7. 高精度医用设备：如脑电图（EEG）、肌电图（EMG）、心电图（ECG）等设备，需要高精度ADC来捕获生物电信号。

五、参数

以下是AD7768BSTZ（8通道版本）的主要参数：

• 分辨率：24位

• 通道数量：8通道

• 接口类型：SPI

• 采样比：256 kS/s

• 输入类型：差分

• 结构：Sigma-Delta

• 模拟电源电压：2.25 V至5 V

• 数字电源电压：1.8 V，2.5 V至3.6 V

• SNR（信噪比）：111 dB

• SFDR（无杂散动态范围）：128 dBc

• SINAD（信噪和失真率）：107.5 dB

• THD（总谐波失真）：-120 dB

• 输入带宽：110.8 kHz（最大）

• 积分非线性（INL）：±2 ppm

• 失调误差：±50 μV

• 增益误差：±30 ppm

• 功耗（每通道）：

• 快速模式：51.5 mW

• 中值模式：27.5 mW

• 低功耗模式：13.8 mW

封装与尺寸

• 封装类型：LFCSP（Lead Frame Chip Scale Package），这是一种小型的表面贴装封装，有助于减小PCB占用空间并提高可靠性。

• 尺寸：具体尺寸依据封装类型而异，但通常非常小，适合高密度集成应用。

噪声性能

• 热噪声：在指定条件下，AD7768BSTZ的热噪声极低，有助于提升系统的信噪比。

• 量化噪声：由于其高分辨率，量化噪声被大大降低，从而提高了测量的精确度。

温度范围

• 工作温度：-40°C至+85°C，宽温度范围使其能在各种恶劣环境下稳定工作。

• 存储温度：-65°C至+150°C，确保在存储和运输过程中不受温度影响。

同步与触发

• 同步采样：所有通道可同时启动采样，确保信号相位的一致性。

• 外部触发：支持外部触发信号，可根据需要控制采样时刻，适用于需要精确控制采样时间的应用。

数字输出特性

• 数据格式：通常提供直二进制或偏移二进制格式，具体取决于配置。

• 数据速率：通过SPI接口输出，数据速率可根据需要配置，最高可达配置的最大采样率。

其他特性

• 校准：内部校准电路可自动或手动校准，确保长期稳定性和准确性。

• 过压保护：具备输入过压保护功能，防止输入信号超出允许范围时损坏ADC。

• 电源电压监控：内置电源电压监控功能，确保电源电压在允许范围内时ADC正常工作。

六、设计与实现

在设计包含AD7768BSTZ的系统时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 电源设计：为ADC提供稳定、低噪声的模拟和数字电源至关重要。建议使用低噪声的线性稳压器，并尽量将电源线路与模拟信号线路分开，以减少干扰。

2. 接地设计：良好的接地设计对于减少噪声和干扰至关重要。应采用星形接地方式，将模拟地和数字地分开，并在一点连接。

3. 布局与布线：在PCB布局时，应尽量缩短模拟信号路径，避免长距离传输带来的噪声和干扰。同时，数字信号线路应远离模拟信号线路，以减少数字噪声对模拟信号的干扰。

4. 滤波器设计：根据应用需求选择合适的数字滤波器，以优化ADC的性能。滤波器的选择应考虑信号的带宽、噪声和失真等因素。

5. 软件配置：通过SPI接口对ADC进行配置，包括采样率、数据格式、滤波器类型等。合理配置可以最大化ADC的性能。

七、总结

AD7768BSTZ是一款高性能、多通道的Sigma-Delta型模数转换器，以其高精度、高动态范围、同步采样和低噪声等特点，在数据采集、仪器仪表、工业控制、音频测试、振动监测等多个领域得到广泛应用。通过合理的设计和配置，可以充分发挥其卓越的性能，为各种高精度测量应用提供可靠的数据支持。

在设计过程中，需要注意电源、接地、布局与布线等关键因素，以确保ADC的稳定性和准确性。同时，通过软件配置优化ADC的性能，使其更好地满足应用需求。总的来说，AD7768BSTZ是一款值得推荐的高精度模数转换器，为高精度测量应用提供了强有力的支持。