AD7793 是一款由Analog Devices（ADI）公司推出的高精度、低功耗、模拟到数字转换器（ADC）。它主要用于精确测量和转换模拟信号，广泛应用于传感器接口、电池供电设备、医疗设备等领域。AD7793 的核心优势在于其高分辨率、低噪声和灵活的输入通道配置，能够以最小的功耗和复杂度完成高精度的测量任务。

一、AD7793 的基本概述

AD7793 是一款具有 24 位分辨率的 sigma-delta 型模拟到数字转换器（ADC）。它能提供精确的模拟信号数字化功能，在低功耗模式下，通常只消耗几微安的电流，这使得它非常适合用于电池供电的便携设备。AD7793 内置了一个低噪声的输入前置放大器和可编程增益放大器（PGA），使其能够处理微弱的信号，并将其转换为数字信号供进一步处理。

AD7793 具有两种主要的工作模式：主模式和校准模式。主模式用于正常工作，校准模式则用于在使用过程中对设备进行零点和增益校准。这两种模式的切换非常灵活，可以根据应用需求进行配置。

二、AD7793 的技术规格

1. 24 位分辨率

AD7793 提供了 24 位的分辨率，可以在极低的噪声环境下进行高精度的模拟信号转换。24 位分辨率意味着该设备能够精确地测量极小的电压变化，适用于要求高精度的应用，例如高精度传感器读数和医疗监测设备。

2. 内部低噪声放大器

AD7793 内置的低噪声前置放大器设计使得它能够处理非常微弱的输入信号。这对于需要高精度测量的应用至关重要，尤其是当信号源的电压幅度较小时，低噪声前置放大器能够有效地放大信号，同时保持较低的噪声水平，确保测量的准确性。

3. 可编程增益放大器（PGA）

可编程增益放大器（PGA）是 AD7793 的另一个关键特点。它可以根据输入信号的幅度灵活调整增益，以确保 ADC 输入范围的最大化，从而提高测量精度。AD7793 提供多种增益设置，用户可以根据实际需求配置增益值，以优化性能。

4. 低功耗设计

AD7793 的低功耗特性使其适用于电池供电设备。它在正常工作模式下的电流消耗低至几百微安，而在待机模式下电流消耗可降至几微安。此设计使得 AD7793 成为便携式传感器和低功耗嵌入式系统的理想选择。

5. 模拟输入通道配置

AD7793 支持多种模拟输入通道配置。它具有两路输入通道，可以选择差分或单端输入模式。用户可以根据传感器类型和测量需求选择适合的输入模式。这种灵活性使得 AD7793 能够广泛适用于不同的传感器接口，包括温度传感器、压力传感器等。

6. 精度和噪声性能

AD7793 的最大精度为 24 位，具有极低的噪声性能，适合处理要求非常高精度的微弱信号。它的输入噪声在典型工作条件下低至几纳伏（nV），这使得它能够在非常低噪声的环境中执行精确测量。

7. 输入范围

AD7793 的输入电压范围广泛，支持从几毫伏到几伏的输入电压。其输入范围的宽泛性使得它适用于多种不同的测量任务，包括测量小电压变化、温度传感器输出、电池电压等。

三、AD7793 的工作原理

AD7793 的工作原理基于 sigma-delta 模数转换（Sigma-Delta ADC）。Sigma-delta ADC 是一种非常精确的 ADC 类型，特别适合低频信号的转换。它通过超采样（over-sampling）技术将输入信号转换为数字信号，并使用数字滤波器减少噪声，最终输出高精度的数字结果。

1. 输入信号的采样

AD7793 的输入信号可以来自多种传感器或信号源。输入信号经过内置的前置放大器放大，并通过可编程增益放大器（PGA）进一步调整增益，使得信号幅度适合 ADC 转换的输入范围。

2. 模拟信号的转换

在 sigma-delta 模式下，AD7793 通过快速的采样和量化过程将模拟信号转换为数字信号。该过程涉及到模数转换器的超采样和噪声整形，其中包括高频率的模数转换和低通滤波过程。通过这种方式，AD7793 可以实现高精度、高分辨率的模拟信号转换。

3. 数字滤波

AD7793 内置的数字滤波器用于去除高频噪声，并提高信号的精度。滤波器的带宽可以根据需求进行调整，以优化转换速率和噪声性能的平衡。

4. 数据输出

AD7793 的数字输出通过 SPI 接口与主控设备（如微控制器或数字处理器）连接。通过 SPI 接口，用户可以读取转换后的数字结果，进一步处理和分析数据。AD7793 提供 24 位的数字输出，可以满足高精度要求的应用。

四、AD7793 的应用领域

AD7793 作为一款高精度、低功耗的 ADC，广泛应用于多个领域。以下是一些主要应用：

1. 传感器接口

AD7793 常用于各种传感器的接口电路，特别是需要高精度测量的传感器，例如温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。通过 AD7793，传感器输出的模拟信号可以被精确地转换为数字信号，供进一步处理和分析。

2. 电池供电设备

AD7793 的低功耗特性使其非常适用于电池供电的设备，例如便携式仪器、移动传感器等。通过 AD7793，设备可以在低功耗状态下长时间运行，同时保持较高的测量精度。

3. 医疗设备

在医疗设备中，AD7793 常用于测量传感器输出的微弱信号，例如心电图（ECG）、血氧传感器等。其高精度和低噪声特性使其成为医疗监测系统中的理想选择。

4. 数据采集系统

AD7793 也被广泛应用于数据采集系统，尤其是用于工业控制、环境监测和科学实验中的高精度测量。其灵活的输入通道配置和高分辨率使其能够处理各种复杂的测量任务。

五、AD7793 的优势和局限性

优势：

1. 高精度和高分辨率：AD7793 提供 24 位的分辨率，能够精确测量微弱的模拟信号，适用于高精度应用。

2. 低功耗：该设备在正常工作模式下功耗极低，适合用于电池供电的便携设备。

3. 内置低噪声放大器和 PGA：AD7793 的前置放大器和可编程增益放大器确保能够处理微弱信号，并提高测量精度。

4. 灵活的输入配置：支持单端和差分输入配置，可以适应不同类型的传感器。

局限性：

1. 转换速率较低：由于采用 sigma-delta 转换原理，AD7793 的转换速率相对较低，因此不适合高速采样的应用。

2. 输入范围限制：尽管 AD7793 支持广泛的输入电压范围，但在某些高电压应用中，可能需要外部放大器来扩展输入范围。

3. 成本较高：相对于一些其他类型的 ADC，AD7793 的成本较高，因此可能不适用于某些低成本的应用。

六、结论

AD7793 是一款功能强大、精度高且低功耗的模拟到数字转换器（ADC），适用于各种需要高精度模拟信号转换的应用。它的高分辨率、内置低噪声放大器、可编程增益放大器和灵活的输入通道配置，使其成为传感器接口、医疗设备、电池供电系统和数据采集系统中的理想选择。尽管其转换速率相对较低，但对于要求高精度和低功耗的应用来说，AD7793 无疑是一个非常出色的解决方案。