AD7401A隔离式Σ-Δ调制器技术手册

概述
AD7401A是一款二阶Σ-Δ调制器，片上的数字隔离采用ADI公司的iCoupler ^®^ 技术，能将模拟输入信号转换为高速1位数据流。AD7401A采用5 V电源供电，可输入±250 mV的伪差分信号（满量程±320 mV）。模拟调制器对模拟输入信号连续采样，因而无需外部采样保持电路。输入信息以数据流密度的形式包含在输出数据流内，该数据流的最高数据速率可达20 MHz。通过适当的数字滤波器可重构原始信息。串行I/O可采用5 V或3.3 V电源供电(V DD2 ) 。

串行接口采用数字式隔离。通过将高速CMOS与ADI公司的iCoupler ^®^ 技术结合在一起，较之传统的光耦合器等其它器件来说，片内隔离能提供更加优异的工作特性。该器件内置片内基准电压源。AD7401A采用16引脚SOIC封装，工作温度范围为-40°C ～ +125°C。
数据表：*附件：AD7401A隔离式Σ-Δ调制器技术手册.pdf

应用

• 交流电机控制
• 分路电流监控
• 数据采集系统
• 模数及光隔离器的方案替代

特性

• 20MHz最大外部时钟速率
• 二阶调制器
• 16位无失码
• 16位时INL典型值为±2LSB
• 失调漂移：1 μV/°C（典型值）
• 片内数字隔离器
• 板载基准电压源
• ±250 mV模拟输入电压
• 低功耗工作：5.5 V时为17 mA（典型值）
• 工作电压范围：-40℃至+125°C
• 16引脚SOIC封装
• 内置时钟版本AD7400A
• 安全和法规认证
  • UL认证
    • 1分钟5000 V rms，符合UL 1577标准
  • CSA元件验收通知#5A
  • 符合VDE标准证书
    • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    • VIORM = 891 V峰值
• 通过汽车应用认证

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

电路信息

AD7401A 隔离型 Σ - Δ 调制器可将模拟输入信号转换为高速（最高 20 MHz）单比特数据流；时间平均单比特数据流与调制器直接成比例，该调制器直接与 AD7401A 成比例。图 23 展示了一个典型应用电路，其中 AD7401A 用于在模拟输入、电流检测电阻和数字输出之间提供隔离，数字输出随后由数字滤波器处理，以提供 N 位字。

模拟输入

AD7401A 的差分模拟输入由开关电容电路实现。该电路采用二阶调制器级，将输入信号转换为受采样时钟（MCLKIN）控制的单比特输出数据流，采样时钟为输出数据帧输入提供时钟信号。此转换过程在 AD7401A 上进行。模拟输入信号由调制器连续采样，并与内部电压基准进行比较。随时间变化准确代表模拟输入的数字数据流出现在转换器输出端（见图 21 ）。

0V 差分输入信号会产生理想的交替 1 和 0 的数据流（输出）。此输出在 50% 的时间为高电平，50% 的时间为低电平。200 mV 差分输入会产生 1 和 0 的数据流，其中高电平占 81.25% 的时间（对于 +250 mV 输入，输出高电平占 89.06% 的时间）。-200 mV 差分输入会产生 1 和 0 的数据流，其中高电平占 18.75% 的时间（对于 -250 mV 输入，输出高电平占 10.94% 的时间）。

320 mV 差分输入会产生理想情况下全为 1 的数据流。这是 AD7401A 的绝对满量程范围，200 mV 是规定的线性量程，如表 8 所示。

要重建原始信息，需要对该输出进行数字滤波和抽取。建议使用 sinc3 滤波器，其阶数比 AD7401A 调制器高一阶。使用 256 阶抽取滤波器时，假设外部时钟频率为 16 MHz，得到的 16 位字速率为 62.5 kHz 。图 22 展示了 AD7401A 相对于 16 位输出的传递函数。