AD7606C-18：八通道18位数据采集系统的卓越之选

在电子工程师的日常工作中，数据采集系统（DAS）是至关重要的一环。今天，我们就来深入探讨一款性能卓越的八通道18位数据采集系统——AD7606C-18。

文件下载：AD7606C-18.pdf

产品概述

AD7606C-18是一款18位、同时采样的模拟 - 数字数据采集系统，拥有八个通道。每个通道都配备了模拟输入钳位保护、可编程增益放大器（PGA）、低通滤波器（LPF）以及18位逐次逼近寄存器（SAR）模拟 - 数字转换器（ADC）。此外，它还集成了灵活的数字滤波器、低漂移2.5V精密基准源和基准缓冲器，支持灵活的并行和串行接口。

通道特性

• 输入范围广泛：支持双极性单端（±12.5 V、±10 V、±6.25 V、±5 V、±2.5 V）、单极性单端（0 V 至 12.5 V、0 V 至 10 V、0 V 至 5 V）和双极性差分（±20 V、±12.5 V、±10 V、±5 V）输入电压。
• 高输入阻抗：模拟输入阻抗（(R_{IN})）最小为1 MΩ，且不随采样频率变化，无需在前端使用驱动放大器，可直接连接到源或传感器，简化了信号链设计，还能去除双极性电源。
• 输入钳位保护：尽管采用单5V电源供电，但模拟输入钳位保护可承受高达±21 V的输入过电压。不过，在正常运行时，不建议长时间让模拟输入超出输入范围，以免影响双极性零码误差性能。

性能参数

• 动态性能出色：在不同输入范围和带宽模式下，都能提供高信噪比（SNR）和低总谐波失真（THD）。例如，在±20 V双极性差分范围、低带宽模式下，典型SNR可达93 dB；在±20 V双极性差分范围、过采样32倍时，SNR可达102 dB。
• 精度高：总未调整误差（TUE）最大为满量程的0.05%（外部基准），正满量程（PFS）和负满量程（NFS）误差漂移典型值为±0.5 ppm/°C，基准温度系数典型值为±3 ppm/°C。

工作模式

硬件模式

在硬件模式下，AD7606C-18与AD7606、AD7606B、AD7608和AD7609向后兼容。其配置取决于RANGE、OSx或STBY引脚的逻辑电平，仅支持ADC读取模式。

软件模式

当三个OSx引脚都连接到逻辑高电平时，进入软件模式。此时，可通过串行或并行接口访问相应寄存器进行配置，具有更多高级功能，如每通道可选的模拟输入范围、高带宽模式（220 kHz）、过采样比高达256、系统增益、相位和偏移校准、模拟输入开路检测、诊断功能以及更多的电源模式（包括自动待机模式）。

系统校准特性

相位校准

在使用外部滤波器或传感器时，可能会导致通道间相位不匹配。在软件模式下，可通过写入相应的CHx_PHASE寄存器（地址0x19至0x20），以1 μs的分辨率和最大255 μs的延迟，对单个通道的采样时刻进行延迟补偿。

增益校准

使用外部(R_{FILTER})会产生系统增益误差。在软件模式下，可通过向相应寄存器（地址0x09至0x10）写入串联电阻值，对每通道的增益误差进行补偿，该寄存器可补偿高达65 kΩ的串联电阻，分辨率为1024 Ω。

偏移校准

传感器的潜在偏移或(R_{FILTER})对的不匹配可能导致系统偏移。在软件模式下，可通过CHx_OFFSET寄存器（地址0x11至0x18）自动对ADC代码进行最多512 LSB的加减操作，分辨率为4 LSB。

模拟输入开路检测

在软件模式下，AD7606C-18具备模拟输入开路检测功能。需在电路中放置(R_{PD})（推荐值为20 kΩ），该功能可在手动模式或自动模式下运行。手动模式通过写入0x01到OPEN_DETECT_QUEUE（地址0x2C）启用，自动模式则通过写入大于0x01的值启用。

数字接口

AD7606C-18提供并行和高速串行两种接口选项，通过PAR/SER SEL引脚选择所需的接口模式。

并行接口

在并行接口模式下，将PAR/SER SEL引脚置低。RD引脚的下降沿用于读取输出转换结果寄存器中的数据，由于ADC数据为18位，需要两个并行帧来输出数据。在软件模式下，还支持带CRC和状态头的读取模式。

串行接口

将PAR/SER SEL引脚置高可选择串行接口。在软件模式下，可根据CONFIG寄存器的配置，使用1、2、4或8条(Doutx)线读取数据。同样，在软件模式下也支持带CRC和状态头的读取模式。

诊断功能

在软件模式下，AD7606C-18具备多种诊断功能，包括复位检测、数字错误检测和模拟输入开路检测。如果检测到错误，状态头中的相应标志会置位，指向错误所在的寄存器。

复位检测

状态寄存器（地址0x01，位7）中的RESET_DETECT位在施加部分或完全复位脉冲时置位，可用于检测意外的设备复位、RESET引脚的大毛刺或电源电压下降。

数字错误检测

状态寄存器和状态头中的DIGITAL_ERROR位在以下监测器触发时置位：内存映射CRC、只读存储器（ROM）CRC、数字接口CRC、SPI无效读写、BUSY信号持续高电平。通过DIGITAL_DIAG_ERR地址（地址0x22）中的相应位可确定触发的监测器。

接口CRC校验

AD7606C-18具备CRC校验模式，可提高接口的鲁棒性，检测数据传输中的错误。在ADC读取模式（串行和并行）和寄存器模式（串行）中均可用。

应用场景

AD7606C-18适用于多种应用场景，如电力线监测、保护继电器、多相电机控制、仪器仪表和控制系统以及数据采集系统等。

总结

AD7606C-18以其高分辨率、宽输入范围、灵活的配置和强大的校准及诊断功能，为电子工程师在数据采集领域提供了一个可靠的解决方案。无论是在硬件模式还是软件模式下，它都能满足不同应用的需求，帮助工程师们设计出更加高效、稳定的系统。你在实际应用中是否使用过类似的数据采集系统呢？遇到过哪些挑战和问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。