Der AD7134 von Analog Devices ist ein rauscharmer, simultan abtastender Präzisions-Analog-Digital-Wandler (A/D-W) mit vier Kanälen, der sich durch Funktionalität, Leistung und Benutzerfreundlichkeit auszeichnet.
Basierend auf dem zeitkontinuierlichen Sigma-Delta (CTSD)-Modulationsschema kommt der AD7134 ohne die traditionell erforderliche Abtastung der geschalteten Kondensatorschaltung vor dem Σ-Δ-Modulator aus, was zu einer Lockerung der A/D-W-Eingangstreiberanforderung führt. Die CTSD-Architektur sperrt automatisch auch Signale um das A/D-W-Aliasing-Frequenzband herum, was dem Gerät seine inhärente Antialiasing-Fähigkeit verleiht und die Notwendigkeit eines komplexen externen Antialiasing-Filters überflüssig macht.
Der AD7134 verfügt über vier unabhängige, parallel geschaltete Wandlerkanäle, jeder mit einem CTSD-Modulator und einem digitalen Dezimierungs- und Filterpfad. Der AD7134 ermöglicht die gleichzeitige Abtastung von vier separaten Signalquellen, die jeweils eine maximale Eingangsbandbreite von 391,5 kHz unterstützen und eine enge Phasenanpassung zwischen diesen vier Signalmessungen erreichen. Durch das hohe Maß an Kanalintegration und die vereinfachte analoge Front-End-Anforderung bietet der AD7134 eine hochdichte Mehrkanal-Datenerfassungslösung in einem kleinen Formfaktor.
Die Eigenschaft der Signalkettenvereinfachung des AD7134 verbessert auch die Leistung auf Systemebene durch die Reduzierung von Rauschen, Fehlern, Fehlanpassungen und Verzerrungen, die normalerweise durch die analoge Front-End-Schaltung verursacht werden.
Der AD7134 bietet eine hervorragende DC- und AC-Leistung. Die Bandbreite jedes A/D-W-Kanals reicht von Gleichstrom bis 391,5 kHz, was das Gerät zu einem idealen Kandidaten für universelle Präzisionsdatenerfassungslösungen macht, die eine breite Palette von Sensortypen unterstützen, von Temperatur und Druck bis hin zu Vibration und Schock.
Der AD7134 bietet diverse Funktionen und Konfigurationsoptionen, die dem Anwender die Flexibilität geben, das optimale Gleichgewicht zwischen Bandbreite, Rauschen, Genauigkeit und Leistung für eine bestimmte Anwendung zu erreichen.
Ein integrierter asynchroner Abtastratenwandler (ASRC) ermöglicht es dem AD7134, das Dezimationsverhältnis und damit die Ausgangsdatenrate (ODR) mittels Interpolations- und Resampling-Techniken präzise zu steuern. Der AD7134 unterstützt eine breite Palette von ODR-Frequenzen von 0,01 kSPS bis 1496 kSPS mit einer Anpassungsauflösung von weniger als 0,01 SPS, so dass der Anwender die Abtastgeschwindigkeit granular variieren kann, um eine kohärente Abtastung zu erreichen. Der ODR-Wert kann über die Register ODR_VAL_INT_x und ODR_VAL_FLT_x (Register 0x16 bis Register 0x1C, ASRC-Master-Modus) oder unter Verwendung einer externen Taktquelle (ASRC-Slave-Modus) gesteuert werden. Der ASRC-Betrieb im Slave-Modus ermöglicht die synchrone Abtastung mehrerer AD7134-Bausteine zu einem einzigen Systemtakt. Der ASRC vereinfacht die Taktverteilungs-Anforderung innerhalb eines Datenerfassungssystems mittlerer Bandbreite, da er keinen hochfrequenten, jitterarmen Master-Takt vom digitalen Backend mehr benötigt, der zu jedem A/D-W geleitet werden muss.
Der ASRC fungiert als digitaler Filter und dezimiert die überabgetasteten Daten vom Σ-Δ-Modulator auf eine niedrigere Rate, um eine höhere Präzision zu begünstigen. Die A/D-W-Daten werden dann von einem der vom Benutzer wählbaren digitalen Filterprofile AD7134 weiterverarbeitet, um Out-of-Band-Signale und Rauschen weiter zu unterdrücken und die Datenrate auf den endgültigen gewünschten ODR-Wert zu reduzieren.
Der AD7134 bietet drei Haupt-Optionen für digitale Filterprofile: einen Breitband-Filter mit niedriger Welligkeit mit einem Brick-Wall-Frequenzprofil und einem ODR-Bereich von 2,5 kSPS bis 374 kSPS, der für die Frequenzbereichsanalyse geeignet ist, einen schnell ansprechenden sinc3-Filter mit einem ODR-Bereich von 0,01 kSPS bis 1496 kSPS, der für die Analyse im Zeitbereich mit niedriger Latenzzeit und für Eingangstypen mit hohem Dynamikbereich geeignet ist, und einen symmetrischen sinc6-Filter mit einem ODR-Bereich von 2,5 kSPS bis 1,496 MSPS, der optimale Rauschleistung und Ansprechzeit bietet.
Der AD7134 ist auch in der Lage, eine On-Board-Mittelung zwischen zwei oder vier seiner Eingangskanäle durchzuführen. Das Ergebnis ist eine Verbesserung des Dynamikbereichs um fast 3 dB, wenn zwei Kanäle kombiniert werden, oder um 6 dB, wenn alle vier Kanäle kombiniert werden, wobei die Bandbreite erhalten bleibt.
Der AD7134 unterstützt zwei Baustein-Konfigurationsschemata: serielle Peripherieschnittstelle (SPI) und Hardware-Pin-Konfiguration (Pin-Kontrollmodus). Der SPI-Steuerungsmodus bietet Zugriff auf alle Funktionen und Konfigurationsoptionen, die auf dem AD7134 verfügbar sind. Der SPI-Kontrollmodus ermöglicht auch den Zugriff auf die On-Board-Diagnosefunktionen, die für ein robustes Systemdesign entwickelt wurden. Der Pinsteuerungsmodus bietet den Vorteil, dass die Gerätekonfiguration vereinfacht wird, so dass das Gerät nach dem Einschalten autonom in einem Standalone-Modus betrieben werden kann.
Zusätzlich zum optionalen SPI verfügt der AD7134 über eine flexible und unabhängige Datenschnittstelle zur Übertragung der A/D-W-Ausgangsdaten. Die Datenschnittstelle kann entweder als Busmaster oder als Slave mit verschiedenen Taktungsoptionen zur Unterstützung mehrerer Kommunikationsbusprotokolle fungieren. Die Datenschnittstelle unterstützt auch Daisy-Chaining und einen optionalen Minimum Input/Output (I/O)-Modus, um die Anzahl der in isolierten Anwendungen erforderlichen digitalen Isolatorkanäle zu minimieren.
Der AD7134 hat einen Betriebsumgebungstemperaturbereich von 0 °C bis 85 °C. Das Gerät ist in einem 8 mm × 8 mm großen, 56-poligen Lead-Frame-Chip-Scale-Gehäuse (LFCSP) untergebracht.
Haupteigenschaften und Vorteile
- • Inhärentes Anti-Aliasing (bis zu 102 dB) eliminiert externe Filter, spart Platz auf der Leiterplatte (um bis zu 70 %), vereinfacht das Kundendesign (Signalkette ohne passive Komponenten) und verbessert die Phasenanpassung
- • Einfacher resistiver Antriebseingang vereinfacht das Kundendesign und eliminiert/reduziert die Anforderungen an den A/D-W-Treiber
- • Kanal-zu-Kanal-Phasenanpassung; 1,6 ns (oder 0,011 deg bei 20 kHz) verbessert die Systemleistung für AC-Messungen
Anwendungen
- • Instrumentierung: wissenschaftliche Apparaturen, ET&M, Audiotest
- • Industrie: zustandsabhängige Überwachung (Condition-Based Monitoring)
- • Raumfahrt und Verteidigung: Sonar
- • Medizinische Apparaturen: EMG, ECG, EEG
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