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24位ADC高端工业遇冷,32位开始崭露头角

上网日期: 2015年08月05日 ?? 作者: 邵乐峰 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:ADS1262? ADS1263? 可编程增益放大器?

德州仪器(TI)日前推出一对32位增量-累加模数转换器(Δ-Σ ADC) ADS1262/ADS1263,将高分辨率、低噪声和集成故障检测组合在一起,成功解决了过去在器件评估和选型时,所需的性能和特性无法兼得的问题。此外,ADS1262/ADS1263具备高集成度且传感器即时可用,免除了那些会增加系统成本、降低噪声和漂移性能的外部组件。

在TI半导体事业部中国区模拟业务拓展经理朱文斌看来,目前24位ADC在工业应用方面已经遇到瓶颈。以可编程逻辑控制器(PLC)系统为例,其中的ADC位数从10位-20位不等,24位已经是最高的位数了。但对于石油勘探等对温度控制要求很高的客户来说,他们在全温度范围内都要求更高的分辨率,24位往往不够用。

目前市场上性价比比较高的芯片基本都是24位Δ-ΣADC,许多客户即使想提高精度,也只能在不同厂商的24位Δ-ΣADC中挑选,有温漂较低的、有效位(ENOB)较高的、带高精准基准的,精度尽量向24位靠拢,但都离不开24位架构。朱文斌认为,24位ADC市场已经基本处于饱和状态,亟需在本身的架构、精度上寻求突破。而除了高精度,对于工业现场用的各种采集板卡、系统来说,还要求温度和系统长时间工作的稳定性,因此要求IC器件具有低温漂漂移的特性。

ADS1262/ADS1263具备38kSPS最大输出数据速率,可在2.5SPS数据速率下测量7nVRMS均值信号,这一点对于典型满量程信号为10mV或者更小的电桥应用是必不可少的。据称它们的偏移误差漂移也比同类解决方案低80%,从而确保了整个温度范围内的测量稳定性。

ADS1262集成了一个可编程增益放大器(PGA)、2.5V基准、振荡器、电平移位器、温度传感器、双激励电流源(IDAC)以及8个通用输入/输出(GPIO)引脚。ADS1263在需要并行主通道转换、传感器温度补偿或传感器诊断的系统中增加了一个辅助24位Δ-Σ ADC。之所以增加这样一个ADC,主要是在做热电偶测量时,需要两个通道ADC,一个通道用来测量热电偶,另一个通道做冷节点的参考,目前高精度热电偶方案多数采用了两个24位ADC,而ADS1263单颗芯片就可以完成。


过去系统设计人员如果需要高分辨率ADC,则必须在其它技术规格方面做出让步,诸如低噪声、低漂移,或其它集成特性。而ADS1262/1263不仅可提供32位高分辨率,还具有快速数据速率和宽温度范围特性,所集成的内部信号链监视、数据误差检测、传感器过载检测等特性以及一个测试DAC,可为高可靠性系统提供必须的故障检测和诊断。

既然32位ADC优点这么多,那为什么反而是24位ADC的使用比较广泛,32位产品却并不多见?朱文斌认为,不同种类的ADC面临不同的难度,以SAR ADC和Δ-Σ ADC为例,提高精度有着不同的发力方向。SAR ADC是逐次递进型的,是真正的模拟芯片,现有SAR ADC做到18位已经很了不起了,它最大的局限是工艺;而Δ-Σ ADC更像数字芯片,它由两部分组成,第一部分是调制器,调制出来PWM码流再给后面的数字滤波器进行滤波,比较受局限的正是后面的数字滤波器的设计。而数字滤波器理论上来讲二阶、三阶最稳定,如果做到四阶、五阶它的稳定性就会出问题。所以,32位ADC需要在数字滤波器上做更多的优化。

为了加快上市时间,TI提供针对ADS1262和ADS1263的一系列支持工具,包括一个针对采用交流电桥励磁的高分辨率、低漂移、精密称重天平的TI Designs参考设计。ADS1262和ADS1263还为系统设计人员提供完整的支持套件,包括采样数据、一个输入/输出缓冲器信息规范(IBIS)模型、一个在器件配置方面提供辅助的Excel计算器工具,以及性能开发套件(PDK)。

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