CM1110 ΔΣ ADC, 4-saluran, 2kSPS, 16 bit hemat daya

Prinsip Operasi

CM1110 adalah ADC ΔΣ 16-bit yang ringkas dan hemat daya, yang mengintegrasikan berbagai fungsi untuk mengurangi biaya sistem dan jumlah komponen dalam aplikasi pengukuran sensor sinyal kecil.

Selain inti ADC ΔΣ dan filter digital dengan penyelesaian satu-siklus, perangkat ini mengintegrasikan PGA programabel dengan impedansi masukan tinggi dan bising rendah, referensi tegangan internal, serta osilator clock. Perangkat ini juga mencakup sensor suhu presisi akurat tinggi dan dua sumber arus terprogram (IDAC) yang dipasangkan. Saklar daya sisi-rendah internal menyederhanakan desain sensor jembatan berdaya rendah. Perangkat dapat dikonfigurasi melalui empat register dan dikendalikan melalui enam perintah menggunakan antarmuka yang kompatibel dengan SPI mode 1. Diagram blok fungsional perangkat ditunjukkan di bawah ini.

CM1110 mengukur sinyal input diferensial VIN (beda tegangan antara AINP dan AINN). Inti konverter terdiri dari modulator ΔΣ kapasitor-lompat diferensial dan filter digital. Filter digital memproses keluaran bitstream berkecepatan tinggi dari modulator dan menghasilkan kode digital yang sebanding dengan tegangan masukan.

CM1110 menyediakan dua mode konversi: mode konversi satu kali dan mode konversi kontinu. Dalam mode satu kali, perangkat melakukan satu kali konversi pada sinyal masukan sesuai permintaan, menyimpan hasilnya dalam buffer data internal, lalu beralih ke mode hemat daya. Untuk sistem yang hanya memerlukan konversi secara berkala atau tetap tidak aktif selama periode panjang antar konversi, mode satu kali dapat secara signifikan mengurangi konsumsi daya. Dalam mode konversi kontinu, konversi baru dimulai segera setelah konversi sebelumnya selesai. Data dapat dibaca kapan saja tanpa risiko kerusakan data, dan data yang dibaca mewakili hasil dari konversi terakhir.

Multiplexer Masukan

CM1110 memiliki multiplexer masukan yang sangat fleksibel, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Multiplexer ini dapat mengukur empat sinyal single-ended, dua sinyal diferensial, atau kombinasi dari dua sinyal single-ended dan satu sinyal diferensial. Konfigurasi multiplexer dilakukan melalui register MUX[3:0].

Saat mengukur sinyal single-ended, input analog negatif (AINN) secara internal terhubung ke AVSS melalui multiplexer. Input ADC dapat dipilih sebagai tegangan catu daya analog dibagi enam, (AVDD – AVSS)/6, atau tegangan referensi eksternal dibagi enam, (VREFPx – VREFNx)/6, yang memungkinkan pemantauan status operasi sistem.

Multiplexer juga dapat mengarahkan dua sumber arus yang dapat diprogram ke input analog mana pun (AINx) atau ke pin referensi mana pun (REFP0, REFN0). Dioda pelepas muatan elektrostatik (ESD) yang terhubung ke AVDD dan AVSS melindungi input. Untuk mencegah konduksi dioda ESD, tegangan absolut semua input harus tetap berada dalam kisaran yang ditentukan oleh Persamaan (1):

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

Jika tegangan pada pin masukan melebihi batas di atas, dioda pengapit Schottky eksternal atau resistor seri harus digunakan untuk membatasi arus masukan pada level yang aman (lihat tabel Peringkat Maksimum Mutlak). Memaksakan pin masukan yang tidak digunakan pada perangkat dapat memengaruhi konversi yang sedang berlangsung; dalam kasus tersebut, disarankan menggunakan dioda Schottky eksternal untuk mengapit sinyal.

Penerapan ADC Presisi Tinggi, Daya Rendah (CM1110) dalam Otomasi Industri

1. pengantar

CM1103/CM1106 adalah ADC yang sangat terintegrasi, presisi tinggi, hemat daya, dan biaya rendah yang diperkenalkan oleh Simomo Microelectronics. Dengan resolusi pengambilan sampel hingga 7 µV, produk ini dapat memenuhi kebutuhan sebagian besar aplikasi pengukuran sensor suhu. Impedansi masukannya yang mencapai beberapa megaohm memungkinkan ADC terhubung langsung ke kebanyakan sensor resistif tanpa menurunkan akurasi sensor.

Seri CM110x menyediakan antarmuka I²C dan SPI, memudahkan pelanggan untuk menghubungkannya dengan berbagai prosesor. CM1106 juga mengintegrasikan sensor suhu internal yang presisi tinggi, yang dapat langsung digunakan untuk pengukuran suhu PCB dan kompensasi cold-junction pada aplikasi termokopel.

2. Fitur-fitur CM110x

• Operasi single-supply dari 2,5 V hingga 5,5 V

• Konsumsi daya sangat rendah: 270 µA (mode konversi kontinu)

• Arus mode tidur: 2 µA

• Laju data keluaran yang dapat diprogram: 6,25 SPS hingga 2 kSPS

• Referensi tegangan internal presisi tinggi terintegrasi dengan drift suhu 10 ppm/°C

• Rentang input analog yang dapat diprogram: ±0,256 V hingga ±6,144 V

• Sensor suhu internal presisi tinggi (CM1106)

• Komparator terprogram terintegrasi (CM1103)

• Empat input single-ended / dua saluran input diferensial

3. Gambaran Solusi

Dengan pesatnya perkembangan otomasi industri dan meningkatnya kecerdasan pabrik, instrumen otomasi industri dalam beberapa tahun terakhir telah berkembang dari instrumen analog menuju instrumen digital. Dengan bantuan mikrokontroler dan aplikasi sirkuit terpadu khusus, otomasi industri produk secara bertahap menjadi lebih cerdas.

Suhu merupakan parameter kritis dalam produksi industri, dan sensor suhu memainkan peran penting di seluruh bidang otomasi industri. Berdasarkan teknologi deteksi yang berbeda, sensor suhu tersedia dalam berbagai bentuk, seperti sensor suhu inframerah, detektor suhu tahanan, termistor, termokopel, dan sensor suhu RTD. Semua aplikasi pengukuran suhu ini sangat cocok untuk kondisioning sinyal dan akuisisi data menggunakan seri CM110x.

Selain sensor suhu, CM110x—memanfaatkan keunggulan inherennya—sangat cocok untuk berbagai aplikasi sensor industri, seperti sensor level resistif, sensor gas resistif, analisis kualitas air, dan meter kekeruhan. Sensor-sensor ini umumnya memiliki impedansi keluaran tinggi dan sensitivitas yang relatif rendah, sehingga sering memerlukan penguat operasional presisi tinggi untuk kondisioning dan penguatan sinyal.

4. Keunggulan Produk

CM110x menggabungkan impedansi input tinggi, presisi tinggi, dan konsumsi daya rendah, menawarkan keunggulan signifikan dalam berbagai aplikasi sensor industri. Produk ini membantu pelanggan meningkatkan tingkat integrasi pada pemancar industri sekaligus mengurangi biaya sistem secara keseluruhan dan konsumsi daya.