EN
20-Bit 1.8 MSPS ADC CM2431 vs. AD4020: Dua Jaminan Kinerja Tinggi dan Kemudahan Penggunaan
Pada segmen tinggi aplikasi bidang seperti sensing industri, instrumen presisi, dan peralatan medis, sistem akuisisi data menghadapi persyaratan kinerja yang sangat ketat. ADC SAR presisi tinggi memainkan peran sentral dalam sistem-sistem ini. Di luar kinerja puncak dan keandalan jangka panjang, ADC yang dirancang secara cermat untuk kemudahan penggunaan—berdasarkan pengalaman desain pelanggan—menawarkan daya saing keseluruhan yang lebih kuat.
CM2431 adalah ADC SAR 20-bit dengan laju sampling hingga 1,8 MSPS. Dibandingkan dengan kompetitor internasional AD4020, CM2431 menawarkan rasio sinyal-terhadap-bising tingkat benchmark dan keandalan suhu lebar, serta mencapai linearitas yang sangat baik, dengan nonlinieritas integral serendah ±1,5 ppm. Selain itu, CM2431 menyediakan rentang dinamis yang lebih luas dan konsumsi daya yang lebih efisien.
Tidak seperti SAR ADC tradisional, CM2431 mengintegrasikan berbagai fitur kemudahan penggunaan yang memberikan fleksibilitas desain lebih besar, mengatasi tantangan aplikasi, serta membantu pengguna mencapai kinerja sistem yang lebih tinggi sambil menyederhanakan desain dan mengurangi biaya serta konsumsi daya.
fitur Kemudahan Penggunaan Memungkinkan Desain yang Disederhanakan
Pengemudi Pra-Input Menyederhanakan Integrasi Sistem
CM2431 mengadopsi teknologi Pre-Input Driver yang mengurangi kickback sinyal yang disebabkan oleh arsitektur kapasitor beralih internal pada awal pengambilan sampel, sehingga membuat ADC jauh lebih mudah digerakkan dan secara mendasar menyederhanakan desain sistem. Gambar 2 mengilustrasikan variasi arus input analog CM2431 terhadap tegangan input diferensial dengan penggerak input pre-charge dalam keadaan aktif dan nonaktif. Bahkan ketika dinonaktifkan, arus input rendah CM2431 sudah membuatnya lebih mudah digerakkan dibandingkan ADC SAR konvensional. Ketika diaktifkan, arus input analog berkurang hingga level sub-mikroampere, memungkinkan kinerja penggerak yang unggul. Teknologi ini telah diajukan untuk perlindungan paten penemuan.
Simulasikan diferensial arus input dengan input
Dengan Pre-Charge Input Driver diaktifkan, pengguna dapat langsung mengendalikan ADC menggunakan penguat presisi berdaya rendah dan bandwidth rendah yang dikombinasikan dengan frekuensi cutoff filter RC yang lebih rendah, tanpa perlu driver ADC khusus berkecepatan tinggi yang mahal. Hal ini menyederhanakan desain sirkuit periferal. Dalam aplikasi presisi dengan bandwidth rendah, pendekatan ini secara signifikan mengurangi konsumsi daya sistem, ukuran, dan biaya keseluruhan.
Keuntungan Utama Meliputi:
Kompleksitas front-end berkurang dan persyaratan kinerja yang jauh lebih rendah untuk sirkuit driver eksternal;
Biaya BOM lebih rendah, area PCB berkurang, serta pemilihan komponen dan desain menjadi lebih sederhana;
Konsumsi daya lebih rendah dan integrasi yang lebih tinggi untuk solusi tingkat sistem.
Selain itu, Pre-Charge Input Driver memungkinkan penguat depan dan filter RC dipilih berdasarkan bandwidth sinyal yang diinginkan, daripada dibatasi oleh persyaratan waktu perolehan pada masukan ADC SAR kapasitor beralih. Ini juga meningkatkan kinerja THD dan mengurangi arus masukan analog untuk sinyal masukan di bawah 100 kHz.
Sirkuit Proteksi Clamp Menyederhanakan Desain Driver
Dioda clamp overvoltage terintegrasi dan mode kompresi rentang lebih lanjut mengurangi kesulitan desain driver front-end. Di masa lalu, untuk mencapai kinerja penggerak yang baik, driver ADC sering memerlukan tegangan suplai negatif tambahan. Pada saat yang sama, rel suplai positif dari penguat driver sering melebihi batas tegangan SAR ADC, sehingga membutuhkan rangkaian proteksi tambahan. CM2431 memiliki proteksi clamp yang meluas hingga 0,4 V di atas VREF, dan mode kompresi rentangnya menghilangkan kebutuhan akan suplai negatif sambil mempertahankan rentang input. Fitur-fitur ini secara signifikan menyederhanakan desain driver.
Selain itu, desain antarmuka digital dan debugging driver untuk kecepatan tinggi, resolusi tinggi produk cM2431 Mode Turbo memperpanjang waktu transfer data untuk hasil konversi, memungkinkan penggunaan frekuensi clock SPI yang lebih rendah.
2. Rentang Dinamis Unggul untuk Penangkapan Sinyal Lemah yang Akurat
CM2431 menawarkan rentang dinamis tinggi sebesar 102 dB, memungkinkan diskriminasi halus terhadap perbedaan sinyal lemah. Dalam aplikasi dengan persyaratan akuisisi data yang sangat ketat—seperti pemrosesan sinyal, pencitraan medis, pengukuran ilmiah, dan komunikasi—kemampuan ini memberikan keunggulan tersendiri. Rentang dinamis yang lebih tinggi berarti integritas sinyal dapat dipertahankan bahkan dalam lingkungan derau yang kompleks, sehingga menyediakan landasan data yang lebih andal bagi sistem.
Pada saat yang sama, tingkat pengambilan sampel CM2431 hingga 1,8 MSPS memungkinkan penangkapan sinyal frekuensi tinggi yang akurat dan mendukung teknik oversampling. Linearitasnya yang sangat baik (INL tipikal dalam ±2 LSB) memastikan sistem dapat mencapai rentang dinamis yang sangat tinggi setelah oversampling. Sebagai contoh, dengan oversampling 1024×, rentang dinamis dapat meningkat hingga sekitar 131 dB, memungkinkan sistem menangkap sinyal yang sangat lemah dan kuat secara bersamaan—mencapai 'tidak ada distorsi pada sinyal lemah' dan 'tidak ada saturasi pada sinyal amplitudo besar'. Teknik ini merupakan metode inti dalam sistem akuisisi data presisi tinggi dan banyak digunakan pada aplikasi dengan persyaratan SNR yang sangat ketat.
3. Efisiensi Energi Sangat Baik untuk Meningkatkan Masa Pakai Baterai dan Optimalisasi Termal
Sambil mempertahankan kinerja tinggi, CM2431 mengurangi konsumsi daya sekitar 15% dibandingkan dengan AD4020 pesaing. Dalam sistem akuisisi kontinu presisi tinggi, penghematan energi kumulatif cukup signifikan dan dapat langsung diterjemahkan menjadi masa pakai baterai perangkat yang lebih panjang, tekanan desain termal yang berkurang, serta peningkatan keandalan keseluruhan sistem.
Kesimpulan
Secara ringkasan, dengan resolusi 20-bit dan laju pengambilan sampel 1,8 MSPS, CM2431 memberikan kinerja tinggi yang dikombinasikan dengan penyederhanaan tingkat sistem berkat teknologi Pre-Charge Input Driver, linieritas yang sangat baik, jangkauan dinamis unggul, serta efisiensi energi keseluruhan yang lebih baik. Produk ini menyediakan solusi yang sangat kompetitif untuk sistem akuisisi data presisi tinggi.
Dengan desain yang disederhanakan dan integrasi yang lebih mudah, CM2431 membantu pengguna mengurangi konsumsi daya dan kompleksitas desain sistem, meningkatkan kepadatan saluran, serta mempertahankan kinerja keseluruhan sistem yang sangat baik.
