ADI AD7091RBRMZ模数转换器中文资料

一、引言

随着电子技术的快速发展，模数转换器（Analog to Digital Converter, ADC）在自动检测和自动控制系统中的重要性日益凸显。作为模拟电路与数字电路之间的桥梁，ADC将模拟信号转换为数字信号，使得模拟量能够被数字系统处理和控制。ADI（Analog Devices Inc.）作为全球领先的模拟集成电路供应商，其AD7091RBRMZ是一款性能卓越的12位逐次逼近型模数转换器（SAR ADC），广泛应用于各种低功耗、高精度要求的场合。

　　厂商名称：ADI

　　元件分类：模数转换器

　　中文描述： 模数转换器, 12 bit, 1 MSPS, 单端, Microwire, QSPI, SPI, 单, 2.7 V

　　英文描述： Analog to Digital Converters-ADC IC 1 CH 12-Bit SAR w/ref(typ)SPI

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36682598-AD7091RBRMZ.html

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　　AD7091RBRMZ概述

　　AD7091R是一款12位逐次逼近型模数转换器（ADC），具有超低功耗（3V和1MSPS时典型功耗为349?A），同时实现快速吞吐率（50MHz SCLK时为1MSPS）。典型应用包括电池供电系统、手持式仪表、医疗仪器、移动通信、仪器仪表和控制系统、数据采集系统、光学传感器、诊断/监测功能和能量收集。

　　吞吐率高达1MSPS，指定的VDD电压为2.7V至5.25V

　　逻辑电压VDRIVE为1.65V至5.25V，INL最大为±1LSB，模拟输入范围为0V至VREF

　　内部2.5V基准，±4.5ppm/°C典型漂移

　　宽输入带宽

　　BUSY指示灯

　　关断模式

　　灵活的功率/吞吐率管理

　　高速串行接口：SPI®/QSPI?/MICROWIRE?/DSP兼容

　　10引脚MSOP封装

　　工作温度范围:-40到125°C

　　AD7091RBRMZ中文参数

　　AD7091RBRMZ引脚图

二、型号类型

AD7091RBRMZ是ADI公司推出的一款12位SAR ADC，具有低功耗、快速转换速度和高精度的特点。该型号属于ADI公司的AD7091系列，是专为低功耗和高性能应用而设计的。SAR ADC以其结构简单、功耗低、精度高的特点，在便携式设备、工业控制、医疗设备等领域得到广泛应用。

三、工作原理

AD7091RBRMZ采用逐次逼近型（SAR）架构，这是一种通过比较器和数模转换器（DAC）配合工作，逐步逼近模拟输入信号值的方法来实现模数转换的技术。其工作原理大致可以分为以下几个步骤：

1. 采样阶段：在采样信号的控制下，输入模拟信号被采样并保持在采样保持放大器中，等待转换。

2. 转换阶段：转换开始时，SAR寄存器的最高位（MSB）被设置为1，其余位为0。这个值通过DAC转换成模拟电压，与输入信号进行比较。如果输入信号大于DAC输出的电压，MSB保持为1；否则，MSB被清零。接着，次高位（次MSB）被设置为1，重复上述比较过程，直到最低位（LSB）被确定。

3. 输出阶段：所有位都确定后，SAR寄存器中存储的二进制数即为转换结果，并通过输出端口输出。

四、特点

AD7091RBRMZ模数转换器具有以下几个显著特点：

1. 低功耗：在3V和1MSPS（每秒百万次采样）的条件下，其典型功耗仅为349μA，非常适合于电池供电或低功耗要求的设备。

2. 高精度：12位的分辨率使得AD7091RBRMZ能够提供高精度的模拟信号转换，满足大多数应用场合的需求。

3. 快速转换速度：支持高达1MSPS的采样率，能够满足高速数据采集和处理的需求。

4. 内部参考电压：集成了一个片上准确的2.5V基准电压源，减少了外部元件的使用，简化了电路设计。

5. 灵活的接口：支持SPI（Serial Peripheral Interface）、QSPI（Quad Serial Peripheral Interface）和MicroWire等多种高速串行接口，方便与微处理器或其他数字电路连接。

6. 宽电源范围：可工作在2.7V至5.25V的单电源供电模式下，适用于多种电压等级的电路设计。

7. 低功耗管理：提供了灵活的功率/吞吐率管理功能，以及掉电模式，以进一步降低平均功耗。

五、应用

AD7091RBRMZ模数转换器由于其低功耗、高精度和快速转换速度的特点，被广泛应用于以下领域：

1. 工业自动化：用于传感器信号的转换，如温度、压力、流量等参数的测量和控制。

2. 医疗设备：在医疗设备中用于生物信号的采集和处理，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）等。

3. 测量仪器：在各种测量仪器中作为模拟信号转换的核心部件，如万用表、示波器等。

4. 通信设备：在通信设备中用于模拟信号的数字化处理，如无线电接收机的信号解调等。

5. 便携式设备：由于其低功耗特性，非常适合于电池供电的便携式设备，如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等。

六、参数

以下是AD7091RBRMZ模数转换器的主要技术参数：

• 分辨率：12位

• 转换速度：1MSPS

• 功耗：3V和1MSPS时典型值为349μA，断电模式下典型值为264nA

• 电源范围：模拟电源电压2.7V至5.25V，数字电源电压1.8V至5.25V

• 接口类型：SPI、QSPI、MicroWire

• 内部参考电压：2.5V，±4.5ppm/°C典型漂移

• 输入类型：单端输入

• 输入电压范围：0V至VREF

• 信噪比（SNR）：69dB

• 微分非线性（DNL）：±0.5 LSB典型值

• 积分非线性（INL）：±1 LSB典型值

• 无丢失码：在整个温度范围内保证

• 共模抑制比（CMRR）：高（具体值需参考数据手册，通常SAR ADC的CMRR较高，适合处理具有共模干扰的信号）

• 数字输出格式：直通二进制或二进制补码可选

• 封装形式：常见的封装如MSOP-8（微小型封装），便于在PCB上布局布线，减小系统体积

• 工作温度范围：通常支持工业级温度范围，如-40°C至+85°C，满足多数工业应用的需求

• 静态功耗与动态功耗：静态功耗主要指的是在无转换操作时消耗的功率，而动态功耗则是在进行模数转换过程中产生的功耗。AD7091RBRMZ通过其低功耗设计，在两者之间取得了良好的平衡。

• 抗噪声能力：SAR ADC通常具有较好的抗噪声能力，AD7091RBRMZ也不例外。其内部架构和电路设计有助于减少噪声对转换结果的影响，保证转换精度。

• 电源抑制比（PSRR）：高电源抑制比意味着ADC对电源噪声的抑制能力强，能够减少电源波动对转换结果的影响。AD7091RBRMZ通过优化电路设计，提高了PSRR，从而提升了在复杂电源环境下的工作稳定性。

• 自校准功能（如果支持）：部分高端SAR ADC具有自校准功能，能够自动调整内部参数，以补偿工艺变化、温度变化等因素引起的性能偏差。虽然AD7091RBRMZ的具体型号可能不直接提及自校准功能，但ADI公司的其他高级ADC产品可能具备此特性，供用户在更高精度要求下选择。

• 数字滤波器选项（如果外部实现）：虽然AD7091RBRMZ本身可能不直接集成数字滤波器，但用户可以根据需要，在ADC输出后接入数字滤波器，以进一步改善信号质量，如降低噪声、去除杂散信号等。

七、总结与展望

AD7091RBRMZ作为一款性能卓越的12位SAR ADC，以其低功耗、高精度和快速转换速度，在工业自动化、医疗设备、测量仪器、通信设备以及便携式设备等众多领域展现了广泛的应用前景。随着物联网、智能制造等技术的不断发展，对高精度、低功耗的ADC需求将持续增长。ADI公司作为模拟集成电路领域的领军企业，将继续致力于推出更多创新产品，满足市场不断变化的需求。

未来，随着工艺技术的不断进步和设计理念的不断创新，SAR ADC有望在保持低功耗优势的同时，进一步提升转换速度、精度和集成度。同时，随着智能传感器、可穿戴设备等新兴应用的兴起，对ADC的灵活性、易用性和智能化水平也提出了更高的要求。因此，我们可以期待ADI公司及其同类产品在未来能够带来更多惊喜，推动整个电子行业的进步与发展。