高精度测量的理想选择：AD7192 24位Sigma - Delta ADC

在电子工程师的日常工作中，高精度测量一直是一个重要的课题。而AD7192作为一款备受关注的24位Sigma - Delta ADC，以其出色的性能在众多应用场景中脱颖而出。今天，我们就来深入了解一下这款器件。

文件下载：AD7192.pdf

一、AD7192概述

AD7192是一款专为高精度测量应用设计的低噪声完整模拟前端。它集成了低噪声24位Sigma - Delta（Σ - Δ）模数转换器（ADC），片上低噪声增益级使得小幅度信号能够直接与ADC接口，为各种高精度测量提供了可能。

二、关键特性

（一）低噪声与高分辨率

• RMS噪声：在4.7 Hz、增益为128时，RMS噪声低至11 nV，这使得它在微弱信号测量方面表现出色。
• 噪声无杂散位数：在2.4 kHz、增益为128时，可达15.5位；增益为1时，最高可达22位，为高精度测量提供了可靠保障。

  （二）温度稳定性

• 偏移漂移：仅为5 nV/°C，增益漂移为1 ppm/°C，并且在规定时间内具有稳定的漂移特性，确保了在不同温度环境下的测量精度。

  （三）输入通道与灵活性

• 输入通道：具备2个差分或4个伪差分输入通道，还配备自动通道序列器，可同时对多个通道进行测量，大大提高了测量效率。
• 可编程增益：增益范围从1到128，可根据不同的测量需求灵活调整。

  （四）输出数据率与时钟

• 输出数据率：范围为4.7 Hz至4.8 kHz，可根据实际应用场景进行选择。
• 时钟源：支持内部或外部时钟，满足不同系统的同步需求。

  （五）电源与功耗

• 电源范围：模拟电源AVDD为3 V至5.25 V，数字电源DVDD为2.7 V至5.25 V，具有较宽的电源适应性。
• 功耗：电流仅为4.35 mA，在保证高性能的同时，有效降低了功耗。

  （六）抗干扰能力

  具备同时抑制50 Hz/60 Hz干扰的能力，确保在复杂的电磁环境下仍能准确测量。

三、技术细节

（一）滤波器选择

AD7192提供sinc4和sinc3两种滤波器选项。在低输出数据率（<1 kHz）时，两种滤波器的噪声无杂散分辨率相当；但在较高更新率时，sinc4滤波器具有更好的噪声无杂散分辨率和50 Hz/60 Hz抑制能力，而sinc3滤波器的优势在于其较低的建立时间。

（二）斩波模式

• 斩波禁用：输出数据率公式为 (f{ADC}=f{CLK}/(1024 × FS[9:0])) ，sinc4滤波器的建立时间为 (t{SETL}=4 / f{ADC}) ，sinc3滤波器的建立时间为 (t{SETL}=3 / f{ADC}) 。
• 斩波启用：可有效降低ADC的偏移和偏移漂移，但会影响输出数据率和建立时间。sinc4滤波器的输出数据率为 (f{ADC}=f{CLK}/(4 × 1024 × FS[9:0])) ，sinc3滤波器的输出数据率为 (f{ADC}=f{CLK}/(3 × 1024 × FS[9:0])) ，建立时间均为 (t{SETTLE}=2 / f{ADC}) 。

  （三）50 Hz/60 Hz抑制

• 斩波禁用：当输出数据率设置为50 Hz时可实现50 Hz抑制，设置为60 Hz时可实现60 Hz抑制，设置为10 Hz时可同时抑制50 Hz和60 Hz。还可通过模式寄存器中的REJ60位实现同时抑制。
• 斩波启用：需要使用较低的输出数据率来实现50 Hz和60 Hz抑制。

  （四）零延迟模式

  通过设置模式寄存器中的SINGLE位为1可启用零延迟模式。在此模式下，每个转换都有完整的建立时间，输出数据率恒定，但会增加噪声，并且滤波器响应会发生变化。

四、应用场景

（一）称重秤

在称重秤应用中，AD7192能够准确测量负载传感器输出的微弱信号。其低噪声和高分辨率特性确保了称重的高精度，同时桥接电源关断开关可有效降低系统功耗。

（二）应变计传感器

应变计传感器输出的信号通常非常微弱，AD7192的可编程增益和低噪声特性能够对这些信号进行精确放大和测量。

（三）压力测量

在压力测量中，AD7192可以对压力传感器输出的信号进行高精度转换，为压力监测提供可靠的数据。

五、寄存器配置

AD7192通过多个片上寄存器进行控制和配置，包括通信寄存器、状态寄存器、模式寄存器、配置寄存器等。这些寄存器的合理配置对于实现AD7192的各项功能至关重要。例如，通信寄存器用于确定下一次操作是读还是写以及操作的寄存器；模式寄存器用于选择工作模式、输出数据率和时钟源等。

六、注意事项

（一）接地与布局

由于AD7192的高分辨率和低噪声特性，在PCB设计时需要特别注意接地和布局。应将模拟和数字部分分开，使用接地平面进行屏蔽，避免数字电流流经模拟地，同时注意电源线路的阻抗和信号的交叉干扰。

（二）校准

为了确保测量精度，在增益变化时需要进行校准。AD7192提供了内部零刻度校准、内部满刻度校准、系统零刻度校准和系统满刻度校准四种校准模式，可根据实际情况选择合适的校准方式。

总之，AD7192以其出色的性能和丰富的功能，为电子工程师在高精度测量领域提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理配置寄存器，注意接地和布局，进行适当的校准，以充分发挥其优势。大家在使用AD7192的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。