ADI AD7193BRUZ-REEL模数转换器中文资料

一、型号与类型

ADI（亚德诺半导体）的AD7193BRUZ-REEL是一款高性能的模数转换器（ADC），属于AD7193系列。该型号特别适用于高精度测量应用，以其低噪声、高分辨率和灵活的数字滤波器设计而著称。AD7193BRUZ-REEL通过其丰富的功能和优化的性能，在工业自动化、医疗设备、仪器仪表及环境监测等多个领域有着广泛的应用。

　　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,差分,伪差分,3线,Microwire,QSPI,串行,SPI,单,3 V

　　英文描述： 4-Channel,4.8 kHz,Ultralow Noise,24-Bit Sigma-Delta ADC with PGA

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36681746-AD7193BRUZ-REEL.html

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　　AD7193BRUZ-REEL概述

　　AD7193是一款用于高精度测量应用的低噪声、完整的模拟前端。它包含一个低噪声、24位Σ-Δ型模拟数字转换器（ADC）。片上低噪声增益级意味着小振幅的信号可以直接连接到ADC上。该器件可被配置为有四个差分输入或八个伪差分输入。该器件有一个非常灵活的数字滤波器，包括一个快速沉降选项。输出数据速率和沉降时间等变量取决于所选选项。AD7193还包括一个零延时选项。典型的应用包括PLC/DCS模拟输入模块、数据采集、应变式传感器、压力测量、温度测量、流量测量、地磅、色谱、医疗和科学仪器应用。

　　电源：AVDD：3V至5.25V，DVDD：2.7V至5.25V

　　快速沉降滤波选项

　　自动通道序列器

　　内部或外部时钟

　　增益漂移对比温度漂移为±1ppm/°C

　　失调误差与温度的关系：±5nV/°C，增益=32至128时；禁用斩波器

　　指定的随时间变化的漂移

　　4通用数字输出

　　28引脚TSSOP封装

　　工作温度范围:-40°C到+105°C

　　AD7193BRUZ-REEL中文参数

　　AD7193BRUZ-REEL引脚图

二、工作原理

AD7193BRUZ-REEL是一款基于Σ-Δ（Sigma-Delta）技术的模数转换器。Σ-Δ ADC以其高分辨率和低噪声特性而广泛应用于精密测量领域。这种转换器通过过采样和噪声整形技术，将模拟信号转换为高精度的数字信号。具体来说，Σ-Δ ADC首先将输入的模拟信号与一个参考电压进行比较，产生一个误差信号，然后将该误差信号进行积分和量化，最终输出数字代码。

在AD7193BRUZ-REEL中，Σ-Δ ADC的核心是一个低噪声的24位模数转换器，它包含一个低噪声增益级，可以直接接收并处理小幅度信号。该增益级的设计使得即使是微弱的模拟信号也能被准确捕获并转换为数字信号。此外，AD7193BRUZ-REEL还具备灵活的数字滤波器设计，可以根据需要调整滤波器的截止频率和沉降时间，以满足不同应用场景的需求。

三、特点

1. 高分辨率：AD7193BRUZ-REEL提供24位的高分辨率，确保了测量结果的准确性和精度。

2. 低噪声：内部集成的低噪声放大器和滤波器显著降低了系统噪声，提高了信号处理的精度。

3. 灵活的数字滤波器：该ADC配备了非常灵活的数字滤波器，包括快速沉降选项，可以根据应用需求调整滤波器的性能。

4. 多通道输入：AD7193BRUZ-REEL可配置为四路差分输入或八路伪差分输入，支持同时采集多个模拟信号。

5. 自动通道序列器：内置通道序列器可以自动按顺序在各使能通道上执行转换，简化了与器件的通信。

6. 宽电源电压范围：支持3V至5.25V的工作电源电压，适用于多种电源环境。

7. 低功耗：尽管具备高性能，但AD7193BRUZ-REEL的功耗仅为4.65mA，适用于电池供电的应用场景。

8. 高温度稳定性：增益漂移对比温度漂移为±1ppm/°C，确保了在不同温度条件下的测量稳定性。

四、应用

1. 工业自动化：AD7193BRUZ-REEL适用于温度、压力、流量等工业自动化领域的高精度测量。其高分辨率和低噪声特性能够确保测量结果的准确性，为工业控制系统提供可靠的数据支持。

2. 医疗设备：在医疗设备领域，如心电图、血压计等设备的信号采集和处理中，AD7193BRUZ-REEL的高精度和低噪声特性同样具有显著优势。它能够准确捕捉生物电信号等微弱信号，为医疗诊断和治疗提供有力支持。

3. 仪器仪表：在高精度的仪器仪表领域，如电子秤、多功能测试仪等，AD7193BRUZ-REEL的多通道输入和灵活的数字滤波器设计使其能够同时采集多个模拟信号并进行精确处理，提高了仪器仪表的测量精度和稳定性。

4. 环境监测：在气象、环境监测等领域，AD7193BRUZ-REEL的高精度和低噪声特性也使其成为不可或缺的测量工具。它能够准确测量温度、湿度、气压等环境参数，为环境监测和科学研究提供可靠的数据支持。

五、参数

以下是AD7193BRUZ-REEL的主要参数：

• 制造商：Analog Devices Inc.（亚德诺半导体）

• 分辨率：24位

• 输入类型：差分/伪差分

• 通道数量：4路差分或8路伪差分

• 接口类型：SPI、QSPI、Microwire、DSP兼容

• 工作电源电压：AVDD: 3V至5.25V，DVDD: 2.7V至5.25V

• 功耗：4.65mA

• 封装/箱体：TSSOP-28，尺寸9.7mm x 4.4mm

• 工作温度范围：-40°C至+105°C

• 增益误差：-0.39%FSR

• 积分非线性（INL）：±2ppm

• 微分非线性（DNL）：±0.5 LSB最大

  微分非线性是衡量ADC在不同代码转换之间最小步长变化的能力。AD7193BRUZ-REEL的DNL性能确保了在整个量程范围内，相邻数字代码之间的转换是均匀且准确的，避免了代码丢失或重复的问题。

• 噪声性能：

  这些噪声性能指标显示了AD7193BRUZ-REEL在极低噪声环境下的优异表现，使得它在需要高精度测量的应用中尤为重要。

• 输入噪声电压：典型值2 nV/√Hz（在1 kHz时）

• 总噪声（无滤波，增益=128）：典型值9.5 μVpp（0.1 Hz至10 Hz）

• 数字滤波器特性：

  AD7193BRUZ-REEL的数字滤波器不仅提供了广泛的截止频率选择，以适应不同应用的需求，还具备快速沉降滤波器选项，以支持需要高速数据采集的应用场景。

• 可编程滤波器截止频率：从0.003 Hz至3.9 kHz

• 快速沉降滤波器选项：用于快速数据更新率应用

• 参考电压：

  用户可以选择使用外部参考电压或内部参考电压，以满足特定的精度和稳定性要求。内部参考电压提供了方便性，而外部参考电压则允许用户根据系统需求进行定制。

• 外部参考电压范围：VREF = 1 V至VDD

• 内部参考电压选项：2.5 V（±0.1%）

• 电源抑制比（PSRR）：

  高电源抑制比确保了ADC对电源噪声的抑制能力，从而减少了电源波动对测量结果的影响。

• 典型值：-80 dB（f = 1 kHz）

• 接口特性：

  多种接口选项和可配置的数据速率使得AD7193BRUZ-REEL能够与各种微控制器和DSP无缝连接，方便用户根据系统架构进行灵活配置。

• SPI、QSPI、Microwire、DSP兼容接口

• 可配置的数据速率：最高可达4.8 kHz（在最高分辨率下）

• 封装与尺寸：

  小型的TSSOP封装不仅节省了电路板空间，还提供了良好的散热性能，有助于在紧凑的设备中实现高性能的模数转换。

• TSSOP-28封装

• 尺寸：9.7mm x 4.4mm

六、设计注意事项

在设计基于AD7193BRUZ-REEL的系统时，需要注意以下几个方面：

1. 电源设计：确保提供稳定且符合规格要求的电源电压。避免电源噪声对ADC性能的影响，可以考虑使用低噪声的线性稳压器或开关稳压器，并加入适当的滤波电路。

2. 参考电压：选择合适的参考电压源，并确保其稳定性和精度满足应用需求。内部参考电压提供了方便性，但在需要更高精度时，应考虑使用外部高精度参考电压。

3. 布局与布线：合理的布局和布线对于减少噪声和提高信号完整性至关重要。尽量将模拟部分和数字部分分开布局，并采用短而粗的走线来减少寄生电感和电阻。

4. 接地设计：良好的接地设计对于提高系统的抗干扰能力和稳定性具有重要意义。确保所有接地路径的低阻抗和一致性，避免地环路和地噪声对ADC性能的影响。

5. 软件配置：通过SPI等接口对AD7193BRUZ-REEL进行软件配置时，需要仔细阅读数据手册中的寄存器配置说明，并根据应用需求进行合理的设置。特别要注意滤波器配置、增益设置和数据速率等关键参数。

七、总结

AD7193BRUZ-REEL作为一款高性能的24位Σ-Δ模数转换器，以其高分辨率、低噪声、灵活的数字滤波器设计和多通道输入等特性，在工业自动化、医疗设备、仪器仪表及环境监测等领域具有广泛的应用前景。通过合理的系统设计和配置，可以充分发挥其性能优势，为各种高精度测量应用提供可靠的数据支持。在设计和使用过程中，需要注意电源设计、参考电压选择、布局布线、接地设计及软件配置等关键方面，以确保系统的稳定性和精度。