ADAQ4224: 24-Bit, 2 MSPS, μModule-Datenerfassungslösung
Der ADAQ4224 ist eine μModule®-Präzisions-Datenerfassungs-(DAQ)-Signalverarbeitungslösung, die den Entwicklungszyklus eines Präzisionsmesssystems verkürzt, indem die Herausforderung der Signalkettenauswahl, -optimierung und -platzierung vom Entwickler auf das Gerät übertragen wird. Mit einer garantierten maximalen ±1,0 ppm INL und ohne fehlende Codes bei 24 Bit erreicht der ADAQ4224 eine unvergleichliche Präzisionsleistung im Temperaturbereich von −40°C bis +105°C.
Unter Verwendung der System-in-Package (SIP)-Technologie kombiniert der ADAQ4224 die gängigen Signalverarbeitungsblöcke, die in einer Datenaufnahmelösung benötigt werden, in einem kompakten Gehäuse mit den Maßen 14 mm × 9 mm, 0,8 mm Rastermaß, 178-Ball CSP_BGA-Package. Der ADAQ4224 integriert folgende Komponenten:
- Ein rauscharmer, hochbandbreitiger programmierbarer Verstärkungs-Instrumentenverstärker (PGIA).
- Ein Filter zweiter Ordnung zur Antialiasing.
- Ein rauscharmer, verzerrungsarmer Hochfrequenz-ADC-Treiber.
- Ein hochpräziser 24-Bit, 2 MSPS Successive-Approximation-Register (SAR) ADC.
- Ein elektrisch isolierter, I2C-kompatibler Temperatursensor mit hervorragender Genauigkeit von maximal ±1°C.
- Ein 1,8-V-Low-Dropout-(LDO)-Regler.
- Leistungsrelevante Passivelemente.
Der ADAQ4224 integriert die kritischen passiven Bauelemente mit herausragenden Anpassungs- und Drift-Eigenschaften unter Verwendung der iPassive®-Technologie von Analog Devices, Inc., um temperaturabhängige Fehlerquellen zu minimieren und optimierte Leistung zu bieten. Die Integration der kritischen Stromversorgungs- und Referenz-Bypass-Kondensatoren reduziert die Empfindlichkeit gegenüber dem Systemlevel-Leiterplattenlayout. Durch die Reduzierung der Lösungsfläche kann mehr Funktionalität in das System integriert werden, wodurch kleinere, kompaktere Instrumente entwickelt werden können, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Die Systemintegration löst viele Designherausforderungen, während das μModul gleichzeitig die Flexibilität eines konfigurierbaren PGIA beibehält, um Verstärkungs- oder Abschwächungseinstellungen vorzunehmen und sowohl einseitige als auch differentielle Signalübertragungen zu unterstützen. Das schnelle Einschwingverhalten der PGIA- und ADC-Treiberstufe sowie die Latenzfreiheit des SAR-ADCs bieten eine einzigartige Lösung für Architekturen mit hoher Kanalzahl, multiplexte Signalwege und Regelkreis-Anwendungen. Die digitalen Funktionen umfassen die Flexi-SPI Serial Peripheral Interface (SPI), die den Datenzugriff über mehrere SPI-Modi ermöglicht sowie Offsetkorrektur, Verstärkungsanpassung und Mittelwertbildung unterstützt und die Belastung des Hostprozessors verringert. Ein breites Daten-Taktfenster, mehrere SDO-Leitungen und optionales DDR-Datentaktverfahren senken die Frequenz des seriellen Taktgebers, während der Betrieb bei voller Geschwindigkeit von 2 MSPS aufrechterhalten wird. Dadurch wird die Isolierung der DAQ-Lösung erleichtert, was den Stromverbrauch und die EMI reduziert. Der Echo-Taktmodus und der Host-Taktmodus des ADAQ4224 entspannen die Timing-Anforderungen und vereinfachen die Nutzung digitaler Isolatoren. Das Flexi-SPI, die PGIA-Verstärkungsregelung und die I2C-kompatible serielle Benutzerschnittstelle des Temperatursensors sind kompatibel mit Logikspannungen zwischen 1,2 V und 1,8 V über eine separate VIO-Versorgung. Der Betrieb des ADAQ4224 ist für Temperaturbereiche von −40°C bis +105°C spezifiziert.
Hauptmerkmale und Vorteile
- Hohe Leistung
- Durchsatz: 2 MSPS, keine Latenz
- INL: ±1 ppm maximal von −40 °C bis 105 °C
- Gesamtdynamikbereich des Systems: Typischerweise 128 dB
- SNR: 106,5 dBFS typisch, THD: −122 dB typisch
- Offsetfehlerdrift: +4,1 μV/°C maximal
- Drift des Verstärkungsfehlers: maximal +1,50 ppm/°C
- Benutzerfreundlichkeitsfunktionen reduzieren die Systemkomplexität
- Zweipoliges 270-kHz-Anti-Aliasing-Filter
- High-Z PGIA-Verstärkungsoptionen: 1/3, 5/9, 20/9, 20/3
- Flexible externe Referenzspannung: 4,096 V oder 5 V
- Differenzielle Eingangsspannungsbereiche, ±REFIN/Verstärkung: ±15 V, ±9 V, ±2,25 V, ±0,75 V
- Breiter Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich: −8 V bis +10 V
- Niedriger Eingangsruhestrom: ±20 pA typisch
- Hochdichte Lösung reduziert den System-Footprint
- 14 mm × 9 mm, 0,8 mm Pitch, 178-Ball CSP BGA
- 4× Platzersparnis im Vergleich zu einer gleichwertigen diskreten Lösung
- On-Board-Referenzpuffer mit interner VCM-Erzeugung
- Gesamtleistungsaufnahme: Typisch 446 mW bei 2 MSPS
- Elektrisch isolierter, 1,8 V I2C-kompatibler Temperatursensor
- Flexi-SPI-Digitalschnittstelle
- 1, 2 oder 4 SDO-Leitungen ermöglichen langsameren SCK
- Der Echo-Taktmodus vereinfacht die Nutzung des digitalen Isolators
- Kompatibel mit 1,2 V bis 1,8 V Logik
- PGIA-Verstärkungssteuerungsschnittstelle (A0, A1)
- Erweiterte Probenauflösung auf 30 Bit
- Überbereichs- und Synchronisationsbits
Anwendungen
- Automatische Prüfausrüstung
- Maschinenautomatisierung
- Prozesssteuerungen
- Medizinische und industrielle Instrumentierung
- Digitale Regelkreise
Evaluierungsboard
Der ADAQ4224 kann mit dem EV-ISO-4224-FMCZ oder dem EVAL-ADAQ4224-FMCZ evaluiert werden.
Blockdiagramme und Tabellen
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