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Überblick
Der CM1106 ist ein hochpräziser, stromsparender, SPI-kompatibler 16-Bit-ΔΣ-ADC mit integriertem spannungsstabilen Referenzspannungsquelle, Oszillator und programmierbarem Verstärker (PGA). Diese Eigenschaften machen den CM1106 für die meisten Sensor-Messanwendungen geeignet.
Der CM1106 kann Wandlungsoperationen mit einer Rate von 2 kSPS durchführen. Der durch das PGA bereitgestellte programmierbare Eingangsspannungsbereich reicht von ±256 mV bis ±6,144 V. Das Eingangs-Multiplexer (MUX) bietet 4 einseitige Eingänge und 2 differentielle Eingänge.
Der CM1106 kann entweder im Einzelumwandlungsmodus oder im kontinuierlichen Umwandlungsmodus arbeiten. Im Einzelumwandlungsmodus wechselt er nach Abschluss einer Umwandlung automatisch in den Stromsparmodus, wodurch der Stromverbrauch im Leerlauf deutlich reduziert wird. 
Merkmale
Weiter Versorgungsspannungsbereich: 2,5 V bis 5 V
Geringer Stromverbrauch: 270 μA (Dauerwandlungsmodus)
Programmierbare Datenrate: 6,25 SPS bis 2 kSPS
Interner Spannungsreferenz mit geringer Drift
Interner Oszillator
Integrierter programmierbarer Verstärker
SPI-Schnittstelle
Integrierter Temperatursensor
4 einseitige oder 2 differentielle Eingänge
AEC-Q100-konform
Anwendungen
Handgeräte
Überwachung von Batteriespannung und -strom
Temperaturmessung
Thermoelemente (TC)
NTC, PTC (Thermistoren)
Fabrikautomatisierung und Prozesssteuerung
- Die typische Anschlussart ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Pin-Konfiguration
Lösung für die Thermoelement-Temperaturmessung basierend auf CM1103 und CM1106
01 Einleitung
Wenn zwei unterschiedliche metallische Leiter miteinander verbunden sind, entsteht an der Verbindungsstelle eine Potentialdifferenz, wenn zwischen den Enden ein Temperaturunterschied besteht. Durch die Messung der Potentialdifferenz und der Referenztemperatur der Verbindungsstellen sowie unter Verwendung der charakteristischen Parameter des Thermoelements kann die tatsächliche Temperatur des Messendes bestimmt werden.
Thermoelemente sind kostengünstig, haben einen hervorragenden Temperaturmessbereich, sind einfach im Aufbau und leicht zu handhaben, wodurch sie in zahlreichen industriellen Anwendungen weit verbreitet sind. Der ITS-90-Standard legt 8 gebräuchliche Typen von Thermoelementen und ihre Temperaturmessbereiche fest.
Von diesen sind Thermoelemente des Typs K am weitesten verbreitet. Zum Beispiel beträgt die Ausgangsspannung des Thermoelements bei einer Messung von -270 °C -6,458 mV und bei der maximalen MessTemperatur von 1372 °C beträgt die Ausgangsspannung 54,886 mV. Die Ausgangsspannung ändert sich über den gesamten Messbereich um 40 μV pro 1 °C Temperaturänderung.
Aufgrund des schwachen Ausgangsspannungssignals des Thermoelements erfordern Signalverarbeitungs- und Erfassungsschaltungen oft äußerst hohe Präzision. Darüber hinaus führen in industriellen Umgebungen die langen Leitungen zwischen dem TC-Thermoelement und der Datenerfassungskarte häufig zu erheblichen Störungen durch Gleichtaktinterferenzen, weshalb das Signalserfassungssystem das Differenzialsignal extrahieren und verstärken muss, während gleichzeitig der Einfluss von Gleichtaktstörungen auf das gemessene Differenzialsignal minimiert wird.
02 CM1103 Funktionelle Merkmale
Niederleistungs-, hochpräzises, kleines Sigma-Delta-ADC-Analogfrontende
Weit verbreitet zur Signalerfassung von Temperatur-, Optik-, Flüssigkeits-, Gas- und anderen Sensortypen
Maximale Abtastrate von 2 kSPS, 4-kanalige abfragbare Programmierung
Programmierbarer Verstärker mit flexibel konfigurierbarem Eingangsbereich von ±256 mV bis ±6,144 V
Hohe Eingangsimpedanz größer als 1 MΩ, ermöglicht den direkten Anschluss des ADC an verschiedene Sensoren und eliminiert die Notwendigkeit zusätzlicher Sensoranpassungs- und ADC-Treiberschaltungen
Rauschfreie Abtastgenauigkeit bis zu 7,81 μV, ermöglicht eine präzise Messung der schwachen Potentialdifferenz der Thermoelemente
Differenzialeingänge mit einer Gleichtaktstörunterdrückung (CMRR) von mehr als 100 dB, reduzieren die Auswirkungen von industriellen Störungen auf die Signalakquisition
03 Lösungsübersicht
Der CM1103 bietet flexible Kanalkonfigurationen, mit 4 Eingangsports, die bis zu 2 Differenzsignale oder 4 einseitig bezogene Signale unterstützen. In der Praxis kann ein differentieller Kanal zur Verbindung eines Thermoelement-Temperatursensors verwendet werden, während ein weiterer einseitiger Kanal einen NTC-Thermistor in der Nähe der kalten Verbindung anschließen kann. Jeder TC- und NTC-Kanal kann mit eigener Eingangsverstärkung und Abtastrate konfiguriert werden, was großen Komfort bietet.
Der CM1106 baut auf dem CM1103 auf und fügt einen On-Chip-Temperatursensor hinzu. Über die SPI-Schnittstelle kann die Sperrschichttemperatur des CM1106 in Echtzeit ausgelesen werden. Für Cold-Junction-Anwendungen in der Nähe des ADC eliminiert der CM1106 die Notwendigkeit eines zusätzlichen Cold-Junction-Messkanals und ermöglicht so eine höhere Anzahl an Temperaturmesskanälen.
