CM1110 ΔΣ ADC, 4채널, 2kSPS, 저전력, 16비트

운영 원칙

CM1110은 소형 신호 센서 측정 응용 분야에서 시스템 비용과 부품 수를 줄이기 위해 여러 기능을 통합한 소형, 저전력, 16비트 ΔΣ ADC입니다.

ΔΣ ADC 코어와 싱글사이클 정착 디지털 필터 외에도 이 장치는 저잡음, 고입력임피던스 프로그래머블 PGA, 내부 전압 레퍼런스 및 클록 오실레이터를 통합합니다. 또한 고정밀 정밀 온도 센서와 두 개의 정합된 프로그래머블 전류원(IDAC)을 포함하고 있습니다. 내부 로우사이드 전원 스위치는 저전력 브리지 센서의 설계를 단순화합니다. 이 장치는 네 개의 레지스터를 통해 구성할 수 있으며 SPI 모드 1과 호환되는 인터페이스를 사용하여 여섯 가지 명령으로 제어할 수 있습니다. 장치의 기능 블록 다이어그램은 아래에 나와 있습니다.

CM1110은 입력 신호 VIN(즉, AINP와 AINN 사이의 전압 차이)을 측정합니다. 컨버터 코어는 차동 스위치 커패시터 ΔΣ 변조기와 디지털 필터로 구성됩니다. 디지털 필터는 변조기에서 출력된 고속 비트스트림을 처리하여 입력 전압에 비례하는 디지털 코드를 생성합니다.

CM1110은 싱글샷 변환 모드와 연속 변환 모드의 두 가지 변환 모드를 제공합니다. 싱글샷 모드에서는 요청에 따라 입력 신호에 대해 한 번의 변환을 수행하고, 그 결과를 내부 데이터 버퍼에 저장한 후 저전력 상태로 전환합니다. 주기적으로만 변환이 필요한 시스템이나 변환 사이에 긴 간격 동안 유휴 상태로 있는 시스템의 경우, 싱글샷 모드는 전력 소모를 크게 줄일 수 있습니다. 연속 변환 모드에서는 이전 변환이 완료되는 즉시 새로운 변환이 시작됩니다. 데이터는 언제든지 읽을 수 있으며 데이터 손상의 우려 없이 가장 최근 변환 결과를 나타냅니다.

입력 멀티플렉서

아래 그림과 같이 CM1110은 매우 유연한 입력 멀티플렉서를 갖추고 있습니다. 이를 통해 네 개의 싱글엔디드 신호 또는 두 개의 차동 신호, 혹은 두 개의 싱글엔디드 신호와 하나의 차동 신호 조합을 측정할 수 있습니다. 멀티플렉서는 MUX[3:0] 레지스터를 통해 설정됩니다.

단일 종단 신호를 측정할 때, 음의 아날로그 입력(AINN)은 멀티플렉서를 통해 내부에서 AVSS에 연결됩니다. ADC 입력은 아날로그 전원 전압의 6분의 1인 (AVDD – AVSS)/6 또는 외부 기준 전압의 6분의 1인 (VREFPx – VREFNx)/6로 선택할 수 있으며, 이를 통해 시스템 작동 상태를 모니터링할 수 있습니다.

멀티플렉서는 두 개의 프로그래머블 전류 소스를 임의의 아날로그 입력(AINx) 또는 임의의 기준 핀(REFP0, REFN0)으로 라우팅할 수도 있습니다. AVDD 및 AVSS에 연결된 정전기 방전(ESD) 다이오드가 입력을 보호합니다. ESD 다이오드가 도통되는 것을 방지하기 위해 모든 입력의 절대 전압은 식 (1)에서 지정한 범위 내에 있어야 합니다.

AVSS − 0.3 V < VAINx < AVDD + 0.3 V (1)

입력 핀의 전압이 위에 명시된 한계를 초과할 수 있는 경우, 외부 쇼트키 클램프 다이오드 또는 직렬 저항을 사용하여 입력 전류를 안전한 수준으로 제한해야 합니다(절대 최대 정격 표 참조). 사용하지 않는 입력 핀을 과도하게 구동하면 진행 중인 변환에 영향을 줄 수 있으므로, 이러한 경우에는 신호를 클램프하기 위해 외부 쇼트키 다이오드 사용을 권장합니다.

산업 자동화에서 고정밀, 저전력 ADC(CM1110)의 응용

1. 소개

CM1103/CM1106은 시모모 마이크로일렉트로닉스에서 출시한 높은 통합도, 고정밀, 저전력 및 저비용 ADC입니다. 최대 7 µV의 샘플링 해상도를 제공하여 대부분의 온도 센서 측정 응용 분야의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 수 MΩ에 달하는 입력 임피던스 덕분에 센서 정확도를 저하시키지 않고 대부분의 저항형 센서에 직접 연결할 수 있습니다.

CM110x 시리즈는 I²C와 SPI 인터페이스를 모두 제공하여 다양한 프로세서와 고객이 쉽게 연결할 수 있도록 해줍니다. CM1106은 또한 고정밀 내장 온도 센서를 통합하고 있어 열전대 응용 분야에서 PCB 온도 측정 및 냉단 보정에 직접 사용할 수 있습니다.

cM110x의 특징

• 2.5V에서 5.5V까지의 단일 전원 동작

• 초저전력 소비: 270 µA (연속 변환 모드)

• 절전 모드 전류: 2µA

• 프로그래머블 출력 데이터 속도: 6.25 SPS ~ 2 kSPS

• 온도 드리프트 10ppm/°C의 고정밀 내장 전압 레퍼런스

• 프로그래머블 아날로그 입력 범위: ±0.256V에서 ±6.144V

• 고정밀 내장 온도 센서(CM1106)

• 내장형 프로그래머블 비교기(CM1103)

• 4개의 싱글엔디드 입력 / 2개의 차동 입력 채널

3. 솔루션 개요

산업 자동화의 급속한 발전과 공장 지능화 수준의 증가에 따라 최근 몇 년간 산업용 자동화 계측기는 아날로그 계측기에서 디지털 계측기로 진화해 왔습니다. 마이크로컨트롤러의 도움을 받아 응용 -특화 집적 회로의 도입으로 제품 점차 더 지능화되고 있습니다.

온도는 산업 생산에서 중요한 파라미터이며, 온도 센서는 산업 자동화 분야 전반에 걸쳐 핵심적인 역할을 합니다. 감지 기술의 차이에 따라 적외선 온도 센서, 저항 온도 검출기, 열저항체, 열전대 및 RTD 온도 센서와 같은 다양한 형태의 온도 센서가 있습니다. 이러한 모든 온도 측정 응용은 CM110x 시리즈를 이용한 신호 조건 조절 및 데이터 수집에 특히 적합합니다.

온도 센서 외에도 CM110x는 자체적인 장점을 활용하여 저항식 레벨 센서, 저항식 가스 센서, 수질 분석 및 탁도계와 같은 다양한 산업용 센서 응용에 매우 적합합니다. 이러한 센서들은 일반적으로 높은 출력 임피던스와 상대적으로 낮은 감도를 가지며, 종종 고정밀 연산 증폭기를 통해 신호 조건 조절 및 증폭이 필요합니다.

4. 제품 장점

CM110x는 높은 입력 임피던스, 높은 정밀도 및 낮은 전력 소모를 결합하여 다양한 산업용 센싱 응용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다. 이를 통해 고객은 산업용 트랜스미터의 통합 수준을 높이면서 전체 시스템 비용과 전력 소모를 줄일 수 있습니다.