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AD7193数据手册（中文版）.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.02M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    内置PGA的4通道、4.8 kHz、 超低噪声、24位Σ-Ɗ型ADC AD7193 产品特性 快速滤波器建立选项 4个差分/8个伪差分输入通道 均方根(RMS)噪声：11 nV @ 4.7 Hz(G = 128) 15.5位无噪声分辨率(2.4 kHz, G = 128) 无噪声分辨率高达22位(G = 1) 失调漂移：±5 nV/°C 增益漂移：±1 ppm/°C 稳定的时间漂移特性 自动通道序列发生器 可编程增益(1至128) 输出数据速率：4.7 Hz至4.8 kHz 内部或外部时钟 50 Hz/60 Hz同时抑制 4路通用数字输出 电源 AVDD：3 V至5.25 V DVDD：2.7 V至5.25 V 电流：4.65 mA 温度范围：−40°C至+105°C 28引脚TSSOP和32引脚LFCSP封装 接口 三线式串行接口 SPI、QSPI™、MICROWIRE™和DSP兼容 SCLK引脚内的施密特触发 应用 PLC/DCS模拟输入模块 数据采集 应变栅传感器 压力测量 温度测量 流量测量 电子秤 色谱仪 医疗与科学仪器 概述 AD7193是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前 端。它集成一个低噪声、24位Σ-Ɗ型模数转换器(ADC)。片 内低噪声增益级意味着可直接输入小信号。 这款器件可配置为四路差分输入或八路伪差分输入。片内 通道序列器可以同时使能多个通道，AD7193按顺序在各使 能通道上执行转换，简化了与器件的通信。片内4.92 MHz时 钟可以用作ADC的时钟源；或者，也可以使用外部时钟或 晶振。该器件的输出数据速率可在4.7 Hz至4.8 kHz的范围内 变化。 这款器件具有非常灵活的数字滤波器，包括一个快速建立 选项。输出数据速率和建立时间等变量取决于所选的选 项。AD7193同时包括零延迟选项。 这款器件的工作电源电压为3 V至5.25 V，功耗为4.65 mA， 采用28引脚TSSOP封装和32引脚LFCSP封装。 AVDD AGND DVDD DGND REFIN1(+) REFIN1(–) 功能框图 AIN1 AIN2 AIN3 AIN4 AIN5 AIN6 AIN7 AIN8 AINCOM BPDSW AD7193 MUX PGA Σ-Ɗ ADC TEMP SENSOR CLOCK CIRCUITRY AGND SERIAL INTERFACE AND CONTROL LOGIC MCLK1 MCLK2 P0/REFIN2(–) P1/REFIN2(+) DOUT/RDY DIN SCLK CS SYNC P3 P2 1 0 0 - 7 6 3 8 0 Rev. D Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2009–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. www.analog.com Technical Support ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 图1.
    AD7193 目录 特性.................................................................................................. 1 应用.................................................................................................. 1 概述.................................................................................................. 1 功能框图......................................................................................... 1 修订历史......................................................................................... 3 技术规格......................................................................................... 4 时序特性.................................................................................... 8 绝对最大额定值.......................................................................... 10 热阻 .......................................................................................... 10 ESD警告................................................................................... 10 引脚配置和功能描述................................................................. 11 典型性能参数 .............................................................................. 15 均方根噪声与分辨率................................................................. 18 Sinc4斩波禁用......................................................................... 18 Sinc3斩波禁用......................................................................... 19 快速建立.................................................................................. 20 片上寄存器................................................................................... 21 通信寄存器 ............................................................................. 22 状态寄存器 ............................................................................. 23 模式寄存器 ............................................................................. 24 配置寄存器 ............................................................................. 27 数据寄存器 ............................................................................. 29 ID寄存器 ................................................................................. 29 GPOCON寄存器.................................................................... 29 失调寄存器 ............................................................................. 30 满量程寄存器......................................................................... 30 ADC电路信息.............................................................................. 31 概述 .......................................................................................... 31 模拟输入通道......................................................................... 32 可编程增益阵列(PGA)......................................................... 32 基准电压源 ............................................................................. 32 基准电压检测......................................................................... 33 双极性/单极性配置............................................................... 33 数据输出编码......................................................................... 33 激励电流.................................................................................. 33 通道序列器 ............................................................................. 33 数字接口.................................................................................. 34 复位 .......................................................................................... 38 系统同步.................................................................................. 38 使能奇偶检验......................................................................... 38 时钟 .......................................................................................... 38 电桥关断开关......................................................................... 38 温度传感器 ............................................................................. 39 逻辑输出.................................................................................. 39 校准 .......................................................................................... 39 数字滤波器................................................................................... 41 Sinc4滤波器(斩波禁用)......................................................... 41 Sinc3滤波器(斩波禁用)......................................................... 43 斩波禁用(Sinc4滤波器)......................................................... 45 斩波禁用(Sinc3滤波器)......................................................... 47 快速建立模式(Sinc4滤波器)................................................ 48 快速建立模式(Sinc3滤波器)................................................ 50 快速建立模式(斩波使能) .................................................... 51 滤波器选项小结..................................................................... 52 接地和布局................................................................................... 53 应用信息....................................................................................... 54 流量计 ...................................................................................... 54 外形尺寸....................................................................................... 55 订购指南.................................................................................. 55 Rev. 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    修订历史 2013年3月—修订版C至修订版D 更改表22的CON2至CON0描述 ............................................. 28 更改“数据输出编码”部分中的公式....................................... 33 2011年12月—修订版B至修订版C 移动修订历史部分 ...................................................................... 3 更改表6 ........................................................................................ 13 2010年4月—修订版A至修订版B 增加32引脚LFCSP..................................................................通篇 更改表7 ........................................................................................ 17 更改表16中的通信寄存器 ....................................................... 20 更新“外形尺寸”.......................................................................... 54 更改“订购指南”.......................................................................... 54 2009年9月——修订版0至修订版A AD7193 更改表1的内部/外部时钟、内部时钟频率参数................... 5 更改图7和图8 ............................................................................. 14 更改表6 ........................................................................................ 17 更改表9 ........................................................................................ 18 更改表12、表13和表14 ............................................................ 19 更改表19 ...................................................................................... 24 更改表22和表23 ......................................................................... 27 更改失调寄存器和满量程寄存器部分 ................................. 29 更改基准电压部分 .................................................................... 31 更改数据输出编码部分............................................................ 32 更改Sinc4 50 Hz/60 Hz抑制部分 ............................................. 41 更改Sinc3 50 Hz/60 Hz抑制部分 ............................................. 43 更改50 Hz/60 Hz抑制、Sinc4滤波器部分............................. 47 更改滤波器选项小结部分和表35 .......................................... 52 2009年7月-版本0：初始版 Rev. D | Page 3 of 56
    AD7193 技术规格 除非另有说明，AVDD = 3 V 至 5.25 V，DVDD = 2.7 V至5.25 V，AGND = DGND = 0 V；REFINx(+) = 2.5 V 或 AVDD，REFINx(−) = AGND，MCLK = 4.92 MHz，TA = TMIN至TMAX。 表1. 参数 ADC 输出数据速率 无失码2 分辨率 均方根噪声与输出 数据速率 积分非线性 增益 = 12 增益 > 1 失调误差4, 5 失调误差温漂 失调误差漂移与时间 增益误差4 增益温漂 增益漂移与时间 最小值 4.7 1.17 1.56 24 24 电源抑制 95 在直流条件下 105 在直流条件下 在50 Hz、60 Hz条件下2 120 共模抑制 在50 Hz条件下2 在60 Hz条件下2 在50 Hz条件下2 在60 Hz条件下2 120 120 115 115 典型值 ±2 ±2 ±5 ±15 ±150/增益 ±1 ±0.5 ±150/增益 ±5 ±5 25 ±0.001 −0.39 ±0.003 ±0.005 ±1 10 90 110 110 最大值 4800 1200 1600 ±10 ±15 ±30 ±30 Rev. D | Page 4 of 56 单位 Hz Hz Hz Bits Bits 测试条件/备注1 斩波禁用 斩波使能，Sinc4滤波器 斩波使能，Sinc3滤波器 FS[9:0]3 > 1，sinc4 滤波器 FS[9:0]3 > 4，sinc3 滤波器 参见均方根噪声与分辨率部分 参见均方根噪声与分辨率部分 AVDD = 5 V FSR的ppm AVDD = 3 V FSR的ppm AVDD = 5 V FSR的ppm AVDD = 3 V FSR的ppm µV 斩波禁用 斩波使能，AVDD = 5 V µV 斩波使能，AVDD = 3 V µV 增益 = 1至16；斩波禁用 nV/°C 增益 = 32至128；斩波禁用 nV/°C nV/°C 斩波使能 nV/1000小时 增益 > 32 % % % % ppm/°C ppm/1000 小时 dB dB dB dB dB dB dB dB dB AVDD = 5 V，增益 = 1，TA = 25°C (工厂校准条件) 增益 = 128，满量程校准之前 (见表27) 增益 > 1，内部满量程校准之后， AVDD ≥ 4.75 V 增益 > 1，内部满量程校准之后， AVDD < 4.75 V 增益 = 1 增益 = 1，VIN = 1 V 增益 > 1，VIN = 1 V/增益 增益 = 1，VIN = 1 V 增益 > 1，VIN = 1 V/增益 10 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz， 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz 60 Hz输出数据速率，60 Hz ± 1 Hz 快速建立，FS[9:0]3 = 6，平均16， 50 Hz ± 1 Hz 快速建立，FS[9:0]3 = 5，平均16， 60 Hz ± 1 Hz
    参数 串模干扰抑制2 Sinc4滤波器 内部时钟 在50 Hz、60 Hz 条件下 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 外部时钟 在50 Hz、60 Hz 条件下 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 Sinc3滤波器 内部时钟 在50 Hz、60 Hz 条件下 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 外部时钟 在50 Hz、60 Hz 条件下 在50 Hz条件下 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 快速建立 内部时钟 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 外部时钟 在50 Hz条件下 在60 Hz条件下 模拟输入 差分输入电压范围 绝对AIN电压限值2 无缓冲模式 缓冲模式 模拟输入电流 缓冲模式 输入电流2 输入电流漂移 无缓冲模式 输入电流 输入电流漂移 最小值 100 典型值 最大值 74 96 97 120 82 120 120 75 60 70 70 100 67 95 95 26 26 40 40 ±VREF/增益 单位 dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB V −(AVDD − 1.25 V)/增益 AGND − 0.05 AGND + 0.25 −2 −3 ±5 ±3.5 ±1 ±0.05 ±1.6 +(AVDD − 1.25 V)/增益 AVDD + 0.05 AVDD − 0.25 +2 +3 V V V nA nA pA/°C µA/V µA/V nA/V/°C nA/V/°C Rev. D | Page 5 of 56 AD7193 测试条件/备注1 10 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz， 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz 输出数据速率，REJ606 = 1， 50 Hz ± 1 Hz，60 Hz ± 1 Hz 50 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz 60 Hz输出数据速率，60 Hz ± 1 Hz 10 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz， 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz 输出数据速率，REJ606 = 1， 50 Hz ± 1 Hz，60 Hz ± 1 Hz 50 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz 60 Hz输出数据速率，60 Hz ± 1 Hz 10 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz， 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz 输出数据速率，REJ606 = 1， 50 Hz ± 1 Hz，60 Hz ± 1 Hz 50 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz 60 Hz输出数据速率，60 Hz ± 1 Hz 10 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz， 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz 输出数据速率，REJ606 = 1， 50 Hz ± 1 Hz，60 Hz ± 1 Hz 50 Hz输出数据速率，50 Hz ± 1 Hz 60 Hz输出数据速率，60 Hz ± 1 Hz FS[9:0]3 = 6，平均16，50 Hz ± 0.5 Hz FS[9:0]3 = 5，平均16，60 Hz ± 0.5 Hz FS[9:0]3 = 6，平均16，50 Hz ± 0.5 Hz FS[9:0]3 = 5，平均16，60 Hz ± 0.5 Hz VREF = REFINx(+) − REFINx(−)， 增益= 1至128 增益 > 1 增益 = 1 增益 > 1 增益=1，输入电流随输入电压而变化 增益 > 1 外部时钟 内部时钟
    AD7193 参数 基准输入 REFIN电压 最小值 1 绝对REFIN电压限值2 AGND − 0.05 平均基准输入电流 平均基准输入电流漂移 串模干扰抑制2 共模抑制 基准电压检测电平 温度传感器 精度 灵敏度 电桥关断开关 RON 容许电流2 激励电流 AIN电流 数字输出(P0至P3) 输出高电压VOH 输出低电压VOL 浮空态漏电流2 浮空态输出电容 内部/外部时钟 内部时钟 频率 占空比 外部时钟/晶振 频率 输入低电压VINL 输入高电压VINH 输入电流 逻辑输入 2 输入高电压VINH 2 输入低电压VINL 迟滞2 输入电流 逻辑输出(DOUT/RDY) 2 输出高电压VOH 输出低电压VOL 2 浮空态泄漏电流 浮空态输出电容 0.3 AVDD − 0.6 4 −100 4.72 2.4576 2.5 3.5 −10 2 0.1 −10 DVDD − 0.6 4 −10 测试条件/备注1 REFIN = REFINx(+) − REFINx(−)，当增益>1时， 差分输入必须限制为±(AVDD − 1.25 V)/增益 外部时钟 内部时钟 25°C时用户校准后应用 双极性模式 连续电流 模拟输入必须进行缓冲，并禁用斩波 AVDD = 3 V, ISOURCE AVDD = 5 V, ISOURCE AVDD = 3 V, ISINK AVDD = 5 V, ISINK DVDD = 5 V DVDD = 3 V DVDD = 3 V DVDD = 5 V DVDD = 3 V, ISOURCE = 100 µA DVDD = 5 V, ISOURCE = 200 µA DVDD = 3 V, ISINK = 100 µA DVDD = 5 V, ISINK = 1.6 mA 单位 V V µA/V nA/V/°C nA/V/°C dB V °C 代码/°C Ω mA nA V V V V nA pF MHz % MHz V V V V µA V V V µA V V V V µA pF 典型值 4.5 ±0.03 ±1.3 与模拟输入 相同 100 ±2 2815 500 10 4.92 50:50 4.9152 10 最大值 AVDD AVDD + 0.05 0.6 10 30 0.4 0.4 +100 5.12 5.12 0.8 0.4 +10 0.8 0.25 +10 0.4 0.4 +10 Rev. D | Page 6 of 56
    AD7193 参数 数据输出编码 系统校准2 满量程校准限值 零电平校准限值 最小值 −1.05 × FS 典型值 偏移二进制 最大值 1.05 × FS 输入范围 电源要求7 电源电压 AVDD − AGND DVDD − DGND 电源电流 AIDD电流 DIDD电流 IDD 0.8 × FS 3 2.7 0.85 1 2.8 3.2 3.8 4.3 0.35 0.5 1.5 2.1 × FS 5.25 5.25 1 1.25 3.6 3.9 4.7 5.3 0.4 0.6 3 单位 V V V V V mA mA mA mA mA mA mA mA mA µA 测试条件/备注1 增益 = 1，缓冲关 增益 = 1，缓冲开 增益 = 8，缓冲关 增益 = 8，缓冲开 增益 = 16至128，缓冲关 增益 = 16至128，缓冲开 DVDD = 3 V DVDD = 5 V 使用外部晶振 掉电模式 1 温度范围：−40°C至+105°C。 2 技术规格未经生产测试，但受产品初始发布时的特性数据支持。 3 FS[9:0]为模式寄存器FS9位至FS0位的十进制等效值。 4 经系统或内部零电平校准，此失调误差与选定的编程增益和输出数据速率所对应的噪声相当。系统满量程校准可以把增益误差降至与选定的编程增益和输出数 据速率噪声相当的水平。 5 模拟输入配置为差分模式。 6 REJ60指模式寄存器中的一位。当sinc滤波器的第一个陷波频率处于50 Hz时，若REJ60设为1，则陷波频率处于60 Hz。这样可以同时抑制50 Hz/60 Hz噪声。 7 数字输入等于DVDD或DGND。 Rev. D | Page 7 of 56
    AD7193 时序特性 除非另有说明，AVDD = 3 V至5.25 V，DVDD = 2.7 V至5.25 V，AGND = DGND = 0 V，输入逻辑0 = 0 V，输入逻辑1 = DVDD。 表2. 参数 读写操作 t3 t4 读操作 t1 t2 t5 t6 t7 3 5, 6 写操作 t8 t9 t10 t11 在TMIN和TMAX条件下的限值(B级) 单位 100 100 0 60 80 0 60 80 10 80 0 10 0 30 25 0 条件/注释1, 2 SCLK高电平脉宽 SCLK低电平脉宽 CS 下降沿到DOUT/RDY有效时间 ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最大值) DVDD = 4.75 V至5.25 V ns(最大值) DVDD = 2.7 V至3.6 V ns(最小值) ns(最大值) DVDD = 4.75 V至5.25 V ns(最大值) DVDD = 2.7 V至3.6 V CS无效沿后的总线释放时间 ns(最小值) ns(最大值) SCLK无效沿到CS无效沿 ns(最小值) SCLK无效沿到DOUT/RDY高电平 ns(最小值) ns(最小值) CS 下降沿到SCLK有效沿建立时间4 ns(最小值) 数据有效到SCLK沿建立时间 ns(最小值) 数据有效到SCLK沿保持时间 ns(最小值) CS 上升沿到SCLK沿保持时间 SCLK有效沿到数据有效延迟4 1 样片在初次发布期间均经过测试，以确保符合标准要求。所有输入信号均指定tR = tF = 5 ns(DVDD的10%到90%)，并从1.6 V电平起开始计时。 2 参见图3和图4 3 这些数值是采用图2所示负载电路的测量结果，定义为输出跨越VOL或VOH限值所需的时间。 4 SCLK有效沿为SCLK的下降沿。 5 这些数值来源于测量时间，该时间为采用图2所示负载电路时数据输出改变0.5 V所需的时间。接下来，通过对测量结果进行反向推断，可以消除对50 pF电容充、 放电的影响。这意味着，时序特性所给出的时间是该器件真正的总线释放时间，因而与外部总线负载电容无关。 6 RDY在读取数据寄存器之后返回高电平。在单次转换模式和连续转换模式下，当RDY为高电平时，如果需要，可以再次读取同一数据，但应确保后续读取操作的 发生时间不能接近下一次输出更新时间。如果使能连续读取功能，数字字只能被读取一次。 电路图和时序图 ISINK (1.6mA WITH DVDD = 5V, 100µA WITH DVDD = 3V) TO OUTPUT PIN 50pF 1.6V ISOURCE (200µA WITH DVDD = 5V, 100µA WITH DVDD = 3V) 2 0 0 - 7 6 3 8 0 图 2. 时序特性的负载电路 Rev. D | Page 8 of 56
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