AD4130-4: 32 μA, ADC sigma-delta de 24 bits de ultra-bajo consumo con PGA y FIFO integrados.

Ultrabajo Consumo30 jul 2025

Una persona interactúa con un reloj inteligente que muestra datos de seguimiento de salud, emparejado con un teléfono inteligente que muestra gráficos detallados.

El AD4130-4 es una solución de medición de ultra bajo consumo y alta precisión para aplicaciones de bajo ancho de banda operadas con batería.

The fully integrated analog front end (AFE) of the AD4130-4 includes a multiplexer for up to 8 single-ended or 4 differential inputs, programmable gain amplifier (PGA), 24-bit sigma-delta (Σ-Δ) analog-to-digital converter (ADC), on-chip reference and oscillator, selectable filter options, smart sequencer, sensor biasing and excitation options, diagnostics, and newly added features to improve the battery-operated lifetime (more than 5 years on a coin cell), that is, a first in, first out (FIFO) buffer and duty cycling.

The AD4130-4 allows users to measure low frequency signals with a current consumption of 28.5 μA (gain = 1) and 32.5 μA (gain = 128) while continuously converting, and even lower average currents when using one of the duty cycling options. The AD4130-4 can be configured to have 4 differential inputs or 8 single-ended or pseudo differential inputs, which connect to a crosspoint multiplexer, where any input pair can become a measurement channel input to the PGA and ADC.

The AD4130-4 is designed to allow the user to operate from a single analog supply voltage from 1.71 V to 3.6 V. In battery applications, operation as low as 1.71 V can extend the system lifetime as the AFE can continue its operation, even as the battery voltage dissipates. The digital supply can be separate and range from 1.65 V to 3.6 V.

Together with the reduced current consumption, the integration of an on-chip FIFO buffer can be used in tandem with the smart sequencer, to enable the AD4130-4 to become an autonomous measurement system, which allows the microcontroller to sleep for extended periods.

Intelligent interrupt functionality gives the user a greater confidence in both error detection and safety. The user can enable an interrupt signal to trigger when the samples in the FIFO reach a predefined value or when a user programmable threshold is exceeded.

The following key analog functions are offered on the AD4130-4 to allow simple and effective connection to transducers used for measuring temperature, load, and pressure:

PGA: Debido a la ganancia programable (de 1 a 128) y la alta impedancia de entrada con baja corriente de entrada, el PGA permite la interfase directa con transductores de baja amplitud de salida, como puentes resistivos, termopares y detectores de temperatura por resistencia (RTDs).
El PGA capacitativo permite un rango completo de entrada de modo común, lo que ofrece a los diseñadores un mayor margen para modos comunes de entrada ampliamente variables. Un rango más amplio de entrada de modo común mejora la resolución general y es altamente efectivo en mediciones ratiométricas.
Fuentes de corriente de precisión con bajo desvío. Las fuentes de corriente IEXC0 e IEXC1 pueden utilizarse para excitar RTD de 2, 3 y 4 hilos. Las opciones de salida de corriente de excitación incluyen 100 nA, 10 μA, 20 μA, 50 μA, 100 μA, 150 μA y 200 μA.
El interruptor de potencia de lado bajo (PDSW) puede usarse para desconectar los sensores de puente entre las conversiones. El PDSW puede ser controlado dentro del secuenciador en función de cada canal, lo que permite una temporización óptima y ahorro de energía en todo el sistema. El PDSW también puede permitir el uso de sensores analógicos de mayor potencia en un sistema de bajo consumo.
Tensión de polarización para termopares (la fuente VBIAS establece el voltaje de modo común de un canal en AVDD/2).
El secuenciador inteligente permite la conversión de cada canal preconfigurado habilitado en un orden predeterminado, lo que permite intercalar una combinación de transductor, verificaciones del sistema y mediciones de diagnóstico. El secuenciador elimina la necesidad de comunicación repetitiva mediante interfaz serial con el dispositivo. Los 16 canales pueden configurarse en la secuencia, cada uno seleccionando entre ocho configuraciones predefinidas de ADC que permiten elegir ganancia, tipo de filtro, tasa de datos de salida, almacenamiento en búfer, temporización y fuente de referencia.

Altos niveles de funcionalidad integrada en el front-end, junto con opciones de paquetes pequeños, permiten soluciones finales más compactas. Por ejemplo, el AD4130-4 integra una referencia de banda prohibida de baja deriva térmica además de aceptar una referencia diferencial externa, que puede ser almacenada internamente. En aplicaciones críticas de seguridad, el AD4130-4 incluye funciones de diagnóstico como detección de cable abierto mediante corrientes de saturación, sensor de temperatura interno, detección de referencia y detección de sobretensión y subtensión en entradas analógicas. Se incluyen diagnósticos adicionales en la interfaz digital, como verificación de redundancia cíclica (CRC) y comprobaciones de la interfaz serial para un enlace de comunicación robusto.

Características y Beneficios Clave

Consumo de corriente ultra bajo (típico)

32 µA: modo de conversión continua (ganancia = 128)
5 µA: modo de ciclo de trabajo (proporción = 1/16)
0,5 µA: modo de espera
0.1 µA: modo de apagado

Funciones integradas para el ahorro de energía a nivel del sistema

Ratio actual del ciclo de ahorro: 1/4 o 1/16
El secuenciador inteligente y la configuración por canal minimizan la carga del procesador principal
El FIFO profundamente incrustado minimiza la carga del procesador anfitrión (profundidad de 256 muestras)
Funcionalidad autónoma de interrupción FIFO, detección de umbral
Suministro único tan bajo como 1.71 V, aumentando la duración de la batería

Ruido RMS: 25 nV rms a 1.17 SPS (ganancia = 128) − 48 nV/√Hz
Hasta 22 bits libres de ruido (ganancia = 1)
Velocidad de salida de datos: 1.17 SPS a 2.4 kSPS
Funciona con un suministro único de 1.71 V a 3.6 V o con suministros divididos de ±1.8 V
Referencia de banda prohibida con un desplazamiento máximo de 15 ppm/°C
PGA con entrada analógica rail-to-rail
Funcionalidad adaptable de interconexión de sensores

Corrientes de excitación programables coincidentes para RTDs
Generador de voltaje de polarización en chip para termopares
Interruptor de potencia de lado bajo para transductores de puente
Detección de cable abierto del sensor

Sensor de temperatura interna y oscilador
Calibración propia y del sistema
Opciones de filtro flexibles
Rechazo simultáneo de 50 Hz/60 Hz (en opciones de filtro seleccionadas)
Salidas de propósito general
Funcionalidad de diagnóstico
Entradas multiplexadas de punto cruzado

4 entradas diferenciales/8 entradas pseudo diferenciales

SPI de 5 MHz (3 hilos o 4 hilos)
Disponible en WLCSP de 35 bolas, 2.7 mm × 3.56 mm y LFCSP de 32 pines, 5 mm × 5 mm
Rango de temperatura: −40°C a +105°C (WLCSP), −40°C a +125°C (LFCSP)
AD4130-4 LFCSP compatible con pines del AD7124-4 LFCSP