CM1110 ΔΣ ADC, 4-kanaals, 2 kSPS, laagvermogen, 16-bits

Werking

De CM1110 is een compacte, laagstroomverbruikende, 16-bits ΔΣ ADC die meerdere functies integreert om de systeemkosten en het aantal componenten te verlagen bij metingen van kleine signaalniveaus in sensorsystemen.

Naast de ΔΣ ADC-kern en een digitale filter met instelling in één cyclus, bevat het apparaat een licht ruisende, hoogohmige programmeerbare PGA, een interne spanningsreferentie en een klokoscillator. Het bevat ook een hoogwaardige, nauwkeurige temperatuursensor en twee gekoppelde programmeerbare stroombronnen (IDAC's). Een interne low-side voedingschakelaar vereenvoudigt het ontwerp van laagvermogen bruggensensoren. Het apparaat kan worden geconfigureerd via vier registers en wordt aangestuurd met zes commando's via een SPI-mode-1-compatibele interface. Het functionele blokschema van het apparaat staat hieronder weergegeven.

De CM1110 meet het differentiële ingangssignaal VIN (het spanningsverschil tussen AINP en AINN). De converterkern bestaat uit een differentiële geschakelde-condensator ΔΣ-modulator en een digitaal filter. Het digitale filter verwerkt de high-speed bitstream-uitvoer van de modulator en genereert een digitaal codewoord dat evenredig is aan de ingangsspanning.

De CM1110 biedt twee conversiemodi: enkele-conversiemodus en continue-conversiemodus. In de enkele-conversiemodus voert het apparaat één conversie uit op het ingangssignaal zoals aangevraagd, slaat het resultaat op in de interne databuffer en schakelt vervolgens naar een stand-by toestand met laag stroomverbruik. Voor systemen die slechts periodieke conversies vereisen of lange intervallen tussen conversies inactief zijn, kan de enkele-conversiemodus het stroomverbruik aanzienlijk verlagen. In de continue-conversiemodus start een nieuwe conversie onmiddellijk nadat de vorige is voltooid. Gegevens kunnen te allen tijde worden gelezen zonder risico op gegevensbeschadiging, en de gelezen gegevens vertegenwoordigen het resultaat van de meest recente conversie.

Ingangs multiplexer

De CM1110 beschikt over een zeer flexibele ingangs multiplexer, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Deze kan vier enkelvoudige signalen, twee differentiële signalen, of een combinatie van twee enkelvoudige signalen en één differentieel signaal meten. De multiplexer wordt geconfigureerd via het MUX[3:0]-register.

Bij het meten van enkelvoudige signalen is de negatieve analoge ingang (AINN) intern verbonden met AVSS via de multiplexer. De ADC-ingang kan worden geselecteerd als ofwel de analoge voedingsspanning gedeeld door zes, (AVDD – AVSS)/6, ofwel de externe referentie spanning gedeeld door zes, (VREFPx – VREFNx)/6, waardoor het mogelijk is om de bedrijfstoestand van het systeem te monitoren.

De multiplexer kan ook de twee programmeerbare stroombronnen doorverbinden naar elke analoge ingang (AINx) of naar elke referentiepin (REFP0, REFN0). Electrostatic discharge (ESD)-diodes die zijn aangesloten op AVDD en AVSS beschermen de ingangen. Om te voorkomen dat de ESD-diodes geleiden, moet de absolute spanning van alle ingangen binnen het bereik blijven dat is gespecificeerd in vergelijking (1):

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

Als de spanning op een ingangspin bovenstaande limieten kan overschrijden, moeten externe Schottky-blokkeringdioden of serieweerstanden worden gebruikt om de ingangsstroom te beperken tot een veilig niveau (zie de tabel Absolute Maximale Waarden). Het overstuwen van ongebruikte ingangspinnen op het apparaat kan lopende conversies beïnvloeden; in dergelijke gevallen wordt aanbevolen om externe Schottky-dioden te gebruiken om de signalen te blokkeren.

Toepassing van hoge nauwkeurigheid, lage vermogen ADC (CM1110) in industriële automatisering

1. Inleiding

De CM1103/CM1106 zijn sterk geïntegreerde, hoogwaardige, laagvermogen en goedkope AD-omzetters geïntroduceerd door Simomo Microelectronics. Met een resolutie van maximaal 7 µV kunnen zij voldoen aan de eisen van de meeste toepassingen voor temperatuursensormetingen. Hun ingangsweerstand van enkele mega-ohm stelt de AD-omzetters in staat om rechtstreeks te worden aangesloten op de meeste resistieve sensoren zonder de nauwkeurigheid van de sensor te verlagen.

De CM110x-serie biedt zowel I²C- als SPI-koppelingen, waardoor klanten gemakkelijk kunnen koppelen aan verschillende processors. De CM1106 integreert ook een hoogwaardige interne temperatuursensor, die direct kan worden gebruikt voor temperatuurmeting op de printplaat en koude-junctiecompensatie in thermokoppeltoepassingen.

2. Kenmerken van de CM110x

• Enkele voedingsspanning van 2,5 V tot 5,5 V

• Uitermate laag stroomverbruik: 270 µA (continue conversiemodus)

• Stroomverbruik in slaapstand: 2 µA

• Programmeerbare uitgangsdatarate: 6,25 SPS tot 2 kSPS

• Geïntegreerde hoogwaardige spanningsreferentie met een temperatuurafhankelijkheid van 10 ppm/°C

• Programmeerbereik voor analoge ingang: ±0,256 V tot ±6,144 V

• Hoge-nauwkeurigheid interne temperatuursensor (CM1106)

• Geïntegreerde programmeerbare comparator (CM1103)

• Vier enkelpolige ingangen / twee differentiële ingangskanalen

3. Oplossingsoverzicht

Door de snelle ontwikkeling van industriële automatisering en toenemende intelligentie van fabrieken, zijn industriële automatiseringsinstrumenten in de afgelopen jaren steeds vaker geëvolueerd van analoge naar digitale instrumenten. Met behulp van microcontrollers en toepassing -specifieke geïntegreerde schakelingen, industriële automatisering producten worden zij geleidelijk intelligenter.

Temperatuur is een kritieke parameter in industriële productie, en temperatuursensoren spelen een vitale rol in het gehele gebied van industriële automatisering. Op basis van verschillende detectietechnologieën zijn temperatuursensoren verkrijgbaar in vele vormen, zoals infrarood temperatuursensoren, weerstandsthermometers (RTD), thermistors, thermokoppels en RTD-temperatuursensoren. Al deze toepassingen voor temperatuurmeting zijn bijzonder geschikt voor signaalconditionering en gegevensverzameling met behulp van de CM110x-serie.

Naast temperatuursensoren is de CM110x—vanwege zijn inherente voordelen—bijzonder geschikt voor een breed scala aan industriële sensortoepassingen, zoals resistieve niveausensoren, resistieve gassensoren, waterkwaliteitsanalyse en troebelheidsmeters. Deze sensoren hebben doorgaans een hoge uitgangsimpedantie en relatief lage gevoeligheid, en vereisen vaak hoogwaardige operationele versterkers voor signaalconditionering en versterking.

4. Productvoordelen

De CM110x combineert hoge ingangsimpedantie, hoge precisie en laag stroomverbruik, waardoor aanzienlijke voordelen worden geboden in diverse industriële meetsystemen. Het helpt klanten het integratieniveau in industriële zenders te verhogen, terwijl de totale systeemkosten en het stroomverbruik worden verlaagd.