CM1110 ΔΣ ADC, 4-csatornás, 2 kSPS, alacsony fogyasztású, 16 bites

Működési elv

A CM1110 egy kompakt, alacsony fogyasztású, 16 bites ΔΣ ADC, amely több funkciót integrál a rendszerköltség és az alkatrészszám csökkentése érdekében kisjelű érzékelőmérési alkalmazásokban.

A ΔΣ ADC mag és egy egyciklusos beállási digitális szűrő mellett az eszköz integrált alacsonyzajú, magas bemeneti impedanciájú programozható PGA-t, belső feszültségreferenciát és óraoszcillátort. Emellett egy nagypontosságú precíziós hőmérséklet-érzékelőt és két illesztett programozható áramforrást (IDAC) is tartalmaz. Egy belső alsó oldali teljesítménykapcsoló leegyszerűsíti az alacsony fogyasztású hídkapcsolású érzékelők tervezését. Az eszköz négy regiszteren keresztül konfigurálható, és hat parancs segítségével SPI mód 1-kompatibilis interfészen keresztül vezérelhető. Az eszköz funkcionális blokkvázlata az alábbiakban látható.

A CM1110 méri a differenciális bemeneti jelet, VIN-t (az AINP és AINN közötti feszültségkülönbséget). A konverter mag egy differenciális kapcsolt kondenzátoros ΔΣ modulátorból és egy digitális szűrőből áll. A digitális szűrő feldolgozza a modulátorból érkező nagysebességű bitfolyamot, és előállít egy digitális kódot, amely arányos a bemeneti feszültséggel.

A CM1110 két átalakítási módot biztosít: egylövéses átalakítási módot és folyamatos átalakítási módot. Az egylövéses módban az eszköz egyetlen átalakítást hajt végre a bemeneti jelre, amikor azt kérik, az eredményt eltárolja a belső adatpufferben, majd alacsony energiafogyasztású állapotba lép. Olyan rendszerekhez, amelyek csak időszakos átalakításokat igényelnek, vagy hosszabb időközönként inaktív állapotban vannak, az egylövéses mód jelentősen csökkentheti az energiafogyasztást. Folyamatos átalakítási módban az új átalakítás azonnal elkezdődik a megelőző befejeződése után. Az adatok bármikor olvashatók anélkül, hogy adatsérülés miatt aggódni kellene, és az olvasott adatok a legutóbbi átalakítás eredményét jelentik.

Bemeneti multiplexer

A CM1110 rendkívül rugalmas bemeneti multiplexert tartalmaz, ahogyan azt az alábbi ábra is mutatja. Négy egyszeres végű jelet, két differenciális jelet, vagy két egyszeres végű jel és egy differenciális jel kombinációját is mérheti. A multiplexert a MUX[3:0] regiszterrel lehet beállítani.

Egyedülálló jelek mérésekor a negatív analóg bemenet (AINN) belsőleg az AVSS-hez csatlakozik a multiplexeren keresztül. Az ADC bemenete kiválasztható úgy, mint az analóg tápfeszültség hatodrésze, (AVDD – AVSS)/6, vagy a külső referenciafeszültség hatodrésze, (VREFPx – VREFNx)/6, lehetővé téve a rendszer működési állapotának figyelését.

A multiplexer a két programozható áramforrást bármely analóg bemenetre (AINx) vagy bármely referencia lábra (REFP0, REFN0) is irányíthatja. Az AVDD és AVSS kapcsolódó elektrosztatikus kisütés (ESD) diódák védik a bemeneteket. Annak érdekében, hogy megakadályozzuk az ESD diódák vezetését, az összes bemenet abszolút feszültségének az (1) egyenlet által meghatározott tartományon belül kell maradnia:

AVSS − 0,3 V < VAINx < AVDD + 0,3 V (1)

Ha egy bemeneti láb feszültsége meghaladhatja a fenti határértékeket, külső Schottky-kapcsolódiódákat vagy soros ellenállásokat kell alkalmazni a bemeneti áram korlátozására biztonságos szintre (lásd: Abszolút Maximális Jellemzők táblázat). A készülék használaton kívüli bemeneti lábainak túlvezérelése befolyásolhatja a folyamatban lévő átalakításokat; ilyen esetekben ajánlott külső Schottky-diódák alkalmazása a jelek korlátozására.

Precíziós, alacsony fogyasztású ADC (CM1110) alkalmazása az ipari automatizálásban

1. Bevezetés

A CM1103/CM1106 a Simomo Microelectronics által bemutatott magas integráltságú, precíziós, alacsony fogyasztású és költségkímélő analóg-digitális átalakítók (ADC-k). Akár 7 µV-os mintavételi felbontással rendelkeznek, így kielégítik a legtöbb hőmérsékletérzékelő mérési alkalmazás követelményeit. Néhány megaohmos bemeneti impedanciájuk lehetővé teszi az ADC-k közvetlen csatlakoztatását a legtöbb ellenállás-alapú érzékelőhöz anélkül, hogy csökkenne az érzékelő pontossága.

A CM110x sorozat I²C és SPI interfészt is biztosít, így egyszerű a különböző processzorokkal történő csatlakoztatás. A CM1106 magas pontosságú belső hőmérsékletérzékelőt is integrál, amely közvetlenül használható nyomtatott áramkörök (PCB) hőmérsékletmérésére és hidegpont-kiegyenlítésre termoelem-alkalmazásokban.

2. A CM110x jellemzői

• Egyetlen tápfeszültséggel működik 2,5 V-tól 5,5 V-ig

• Extrém alacsony fogyasztás: 270 µA (folyamatos átalakítási mód)

• Alvó üzemmód áramfelvétele: 2 µA

• Programozható kimeneti adatsebesség: 6,25 SPS-tól 2 kSPS-ig

• Integrált nagypontosságú feszültségreferencia 10 ppm/°C hőmérsékleti drifttel

• Programozható analóg bemeneti tartomány: ±0,256 V-tól ±6,144 V-ig

• Nagy pontosságú belső hőmérsékletérzékelő (CM1106)

• Integrált programozható komparátor (CM1103)

• Négy egymenetes bemenet / két differenciális bemeneti csatorna

3. Megoldás áttekintése

A gyorsan fejlődő ipari automatizálás és az egyre intelligensebb gyárak miatt az ipari automatizálási műszerek az elmúlt években fokozatosan az analóg műszerekről a digitális műszerek felé haladnak. Mikrovezérlők segítségével alkalmazás -specifikus integrált áramkörök alkalmazásával az ipari automatizálás termékek fokozatosan egyre intelligensebbé válnak.

A hőmérséklet kritikus paraméter az ipari termelésben, és a hőmérsékletérzékelők központi szerepet játszanak az ipari automatizálás egész területén. Különböző érzékelési technológiák alapján a hőmérsékletérzékelők számos formában elérhetők, mint például infravörös hőmérsékletérzékelők, ellenállásos hőmérsékletdetektorok, termisztormérők, termoelemek és RTD-hőmérsékletérzékelők. Mindezen hőmérséklet-mérési alkalmazások különösen jól illeszkednek a CM110x sorozatú eszközökkel történő jelkondicionáláshoz és adatgyűjtéshez.

A hőmérsékletérzékelőkön túlmenően a CM110x—saját belső előnyeit kihasználva—különösen alkalmas számos ipari érzékelési alkalmazásra, mint például ellenállásos szintérzékelők, ellenállásos gázérzékelők, vízminőség-elemzés és zavarosságmérők. Ezek az érzékelők általában magas kimeneti impedanciával és viszonylag alacsony érzékenységgel rendelkeznek, gyakran szükség van nagypontosságú műveleti erősítőkre a jelkondicionáláshoz és erősítéshez.

4. Termék előnyök

A CM110x magas bemeneti impedanciát, nagy pontosságot és alacsony fogyasztást kombinál, jelentős előnyöket kínálva különféle ipari érzékelési alkalmazásokban. Segíti a vásárlókat az integrációs szint növelésében az ipari adók esetében, miközben csökkenti a teljes rendszer költségét és energiafogyasztását.