ADI AD7124-4BRUZ模数转换器中文资料

一、型号与类型

ADI（Analog Devices, Inc.）推出的AD7124-4BRUZ是一款高性能的模数转换器（ADC），属于AD7124系列。该型号特别适用于需要高精度、低功耗以及高集成度的测量应用。AD7124-4BRUZ采用24位Σ-Δ（Sigma-Delta）型ADC技术，结合其内置的低噪声、低漂移特性，成为众多精密测量场景下的理想选择。

　　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,19.2 kSPS,差分,伪差分,S单端,3线，4线，Microwire，QSPI，串行，SPI,单,2.7 V

　　英文描述： 4-Channel,Low Noise,Low Power,24-Bit,Sigma-Delta ADC with PGA and Reference

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36686694-AD7124-4BRUZ.html

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　　AD7124-4BRUZ概述

　　AD7124-4是一款低功耗、低噪声、完全集成的模拟前端，用于高精度测量应用。片上低增益级确保小振幅的信号可以直接与ADC接口。该器件的主要优点之一是，它使用户可以灵活地采用三种集成的电源模式之一。电流消耗、输出数据速率范围和均方根噪声可以根据所选择的电源模式进行定制。该设备还提供了大量的过滤器选项，确保用户拥有最高程度的灵活性。该设备建立了最高程度的信号链集成。该器件包含一个精确、低噪声、低漂移的内部带隙基准，也接受一个外部差分基准，它可以在内部进行缓冲。它被广泛用于温度测量、压力测量、工业过程控制、仪器仪表、智能变送器等应用中。

　　在所有功率模式下，高达22个无噪声位（增益=1）

　　独立接口供电，断电电流最大为3?A

　　在25SPS时同时抑制50Hz/60Hz（单周期稳定）

　　诊断功能（有助于安全完整性等级（SIL）认证）

　　交叉点复用的模拟输入，4个差分/7个伪差分输入

　　内部基准漂移为15ppm/°C。工作温度为-40°C至+125°C

　　匹配的可编程激励电流，内部时钟振荡器，片上偏置电压发生器

　　低压侧电源开关，通用输出，内部温度传感器

　　自我和系统校准，传感器烧毁检测，自动通道排序器

　　封装方式为24引脚薄的缩小小外形封装[TSSOP]

　　AD7124-4BRUZ中文参数

　　AD7124-4BRUZ引脚图

二、工作原理

Σ-Δ型ADC以其高分辨率和低噪声特性而著称，特别适用于需要长时间积分以提高信噪比的场合。AD7124-4BRUZ的工作原理基于Σ-Δ调制技术，通过过采样和噪声整形来实现高精度转换。具体来说，输入信号首先经过一个模拟调制器，该调制器将模拟信号转换为高频的数字信号流（即比特流）。随后，这个比特流通过数字滤波器进行滤波和降采样，最终输出高精度的数字信号。

在AD7124-4BRUZ中，Σ-Δ调制器与内部集成的精密基准电压源、可编程增益放大器（PGA）、激励电流源等模块协同工作，共同构成一个完整的模拟前端（AFE）。这种高度集成的设计不仅简化了外部电路设计，还提高了系统的整体性能和可靠性。

三、特点

1. 高精度与低噪声：AD7124-4BRUZ内置低噪声24位Σ-Δ型ADC，支持无噪声分辨率高达22位（增益为1时），能够满足绝大多数高精密测试的需求。其低功耗模式下的有效值噪声仅为24 nV rms（1.17 SPS，增益=128），确保了极低的噪声水平。

2. 高集成度：该器件集成了精密低噪声、低漂移的内部带隙基准电压源，可编程低漂移激励电流源，以及开路测试电流控制和偏置电压发生器等多个功能模块。这些集成特性极大地简化了外围电路设计，降低了系统复杂度。

3. 灵活的配置选项：AD7124-4BRUZ支持三种集成功率模式（低功耗、中功率、全功率），用户可以根据实际需求灵活选择，以平衡功耗、输出数据速率和噪声性能。此外，该器件还提供了多个滤波器选项和可编程增益（1至128），进一步增强了其灵活性和适应性。

4. 强大的诊断功能：为了保障系统的安全性和可靠性，AD7124-4BRUZ集成了丰富的诊断功能，包括循环冗余校验（CRC）、信号链检查和串行接口检查等。这些功能有助于减少执行诊断功能所需的外部元件数量，降低电路板空间需求，并缩短设计时间。

5. 广泛的应用场景：由于其高精度、低噪声和高集成度的特点，AD7124-4BRUZ特别适用于温度测量、压力测量、工业过程控制、仪器仪表以及智能变送器等领域。

四、应用

1. 温度测量：在温度测量领域，AD7124-4BRUZ的高精度和低噪声特性使得其能够准确测量微小温度变化。其内置的可编程激励电流源和开路检测功能进一步提高了测量的可靠性和准确性。

2. 压力测量：在压力测量系统中，AD7124-4BRUZ能够直接接入压力传感器输出的小信号，并通过其高集成度的模拟前端进行信号调理和转换。其低噪声和高精度特性确保了压力测量的准确性。

3. 工业过程控制：在工业过程控制系统中，AD7124-4BRUZ的多种配置选项和灵活性使其能够轻松适应各种复杂的控制需求。其内置的通道序列器和自动通道时序控制器进一步简化了与器件的通信过程。

4. 仪器仪表：在仪器仪表领域，AD7124-4BRUZ的高精度和低功耗特性使其成为许多高精度测量仪器的理想选择。其丰富的诊断功能和灵活的配置选项进一步提高了仪器仪表的可靠性和可维护性。

五、参数

以下是AD7124-4BRUZ的主要参数：

• 分辨率：24位

• 通道数量：4个差分输入或7个单端/伪差分输入

• 采样率：19.2 ksps

• 工作温度范围：-40°C至+125°C（军用级）

• 模拟电源电压：2.7 V至3.6 V单电源或±1.8 V双电源

• 数字电源电压：1.65 V至3.6 V

• 功耗：低功耗模式下255 µA（典型值），中功率模式下355 µA（典型值），全功率模式下9 mA（典型值）。在全功率模式下，AD7124-4BRUZ以最高的采样率和性能运行，尽管功耗相对较高，但确保了最高的数据吞吐量和最低的转换时间。这种设计使得AD7124-4BRUZ能够根据不同的应用需求，在功耗和性能之间做出灵活的权衡。在全功率模式下，ADC内部的各个功能模块均以最大能力运行，包括Σ-Δ调制器、数字滤波器、PGA等，以实现最高的数据精度和最快的转换速度。此时，ADC的功耗主要由这些高速运行的模块以及必要的电源管理电路所消耗。然而，由于AD7124-4BRUZ采用了先进的低功耗设计技术，即使在全功率模式下，其功耗也相对较低，有利于延长电池寿命或降低系统整体的能耗。值得注意的是，AD7124-4BRUZ的功耗还受到多种因素的影响，包括外部电源电压、输入信号幅度、环境温度以及内部配置设置等。因此，在实际应用中，用户应根据具体的应用场景和需求，合理配置ADC的参数和工作环境，以实现最佳的功耗和性能平衡。此外，AD7124-4BRUZ还提供了低功耗和中功率两种工作模式，以适应不同的应用场景和功耗要求。在低功耗模式下，ADC的功耗降至最低，适用于对功耗要求极高的便携式设备或长时间运行的监测系统。在中功率模式下，ADC的功耗和性能介于低功耗和全功率模式之间，提供了一种折中的选择。

• 输入噪声：在1.17 SPS的采样率下，增益为128时，有效值噪声为24 nV rms（典型值），这使得AD7124-4BRUZ非常适合于需要极低噪声环境的精密测量应用。

• 增益范围：可编程增益放大器（PGA）提供从1到128的增益范围，允许用户根据输入信号的幅度灵活调整，从而优化ADC的动态范围和分辨率。

• 线性度：AD7124-4BRUZ的积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）误差非常低，确保了在整个输入范围内的高精度测量。

• 数字接口：支持SPI（Serial Peripheral Interface）和QSPI（Quad SPI）两种串行通信接口，提供灵活的数据传输方式。QSPI接口在高速数据传输时尤为有效，能够显著提高数据传输效率。

• 电源电压抑制比（PSRR）：高PSRR确保了ADC对电源噪声的抑制能力，从而减少了外部电源波动对测量精度的影响。

• 封装形式：通常采用LFCSP（Leadless Chip Scale Package）或MSOP（Mini Small Outline Package）等小型封装，以适应空间受限的应用场景。

• 数字滤波器：内置多种可编程数字滤波器，包括Sinc3、Sinc4等，用户可以根据应用需求选择合适的滤波器类型和截止频率，以优化噪声性能和动态范围。

• 内部基准电压源：提供高精度、低漂移的内部基准电压源，无需外部基准源即可实现高精度测量。同时，该基准电压源也支持外部基准电压输入，以进一步提高测量精度。

• 模拟输入范围：支持多种模拟输入范围配置，包括±10 V、±5 V、±2.5 V等，以满足不同应用场景的需求。通过内部PGA的增益调整，可以进一步扩展或缩小实际的输入信号范围。

• 校准功能：AD7124-4BRUZ提供内部校准功能，包括系统校准、背景校准等，以消除由工艺偏差和温度变化引起的误差。这些校准功能可以自动进行，无需用户干预，从而简化了系统设计和维护过程。

• 时钟源：支持外部时钟输入和内部时钟源两种模式。在外部时钟模式下，用户可以根据需要选择适当的时钟频率；在内部时钟模式下，ADC内部集成的时钟源将提供稳定的时钟信号，确保采样率的准确性和一致性。

• 安全特性：为了保障系统的安全性，AD7124-4BRUZ还集成了过压保护、欠压锁定等安全特性。这些特性能够在异常情况下自动切断电源或调整工作状态，从而保护ADC和整个系统免受损坏。

综上所述，AD7124-4BRUZ作为一款高性能的24位Σ-Δ型ADC，凭借其高精度、低噪声、高集成度和灵活的配置选项，在温度测量、压力测量、工业过程控制、仪器仪表以及智能变送器等领域具有广泛的应用前景。通过深入了解其工作原理、特点和参数配置，用户可以更好地利用这款ADC的优势，设计出性能优越、成本效益高的测量系统。