CM1110 ΔΣ ADC, 4-kanalig, 2kSPS, låg effektförbrukning, 16-bitars

Driftprincipen

CM1110 är en kompakt, låg-effekt 16-bitars ΔΣ-ADC som integrerar flera funktioner för att minska systemkostnaden och antalet komponenter i småsignalmätningar för sensorer.

Förutom kärnan för ΔΣ-ADC:n och ett digitalt filter med enstegs-upplösningsförmåga integrerar enheten en lågbrusig, högimpedant programmerbar PGA, en intern spänningsreferens och en klockoscillator. Den innehåller även en högprecisions noggrann temperatursensor och två matchade programmerbara strömkällor (IDAC:er). En intern strömsladd på låg sida förenklar konstruktionen av lågeffektsbrygg-sensorer. Enheten kan konfigureras via fyra register och styras genom sex kommandon med hjälp av ett SPI-läge 1-kompatibelt gränssnitt. Det funktionella blockdiagrammet för enheten visas nedan.

CM1110 mäter det differentiella ingångssignalen VIN (spänningsdifferensen mellan AINP och AINN). Konverterarkärnan består av en differentiell omkopplad kondensator ΔΣ-modulator och ett digitalt filter. Det digitala filtret bearbetar modulatorns höghastighetsbitström och genererar en digital kod proportionell mot ingångsspänningen.

CM1110 erbjuder två konverteringslägen: engångskonverteringsläge och kontinuerligt konverteringsläge. I engångsläge utför enheten en konvertering av insignalen på begäran, lagrar resultatet i den interna databufferten och går sedan in i ett läge med låg effektförbrukning. För system som endast kräver periodiska konverteringar eller som är inaktiva under långa intervall mellan konverteringar kan engångsläge avsevärt minska effektförbrukningen. I kontinuerligt konverteringsläge startar en ny konvertering omedelbart efter att den föregående slutförts. Data kan läsas ut när som helst utan risk för dataskador, och det lästa värdet representerar resultatet av den senaste konverteringen.

Ingångsmultiplexer

CM1110 har en mycket flexibel ingångsmultiplexer, som visas i figuren nedan. Den kan mäta fyra enkelledarsignaler, två differentiella signaler eller en kombination av två enkelledarsignaler och en differentiell signal. Multiplexern konfigureras via registret MUX[3:0].

Vid mätning av enkelriktade signaler är den negativa analoga ingången (AINN) internt kopplad till AVSS genom multiplexern. ADC-ingången kan väljas som antingen den analoga spänningsförsörjningen dividerad med sex, (AVDD – AVSS)/6, eller den externa referensspänningen dividerad med sex, (VREFPx – VREFNx)/6, vilket möjliggör övervakning av systemets driftstatus.

Multiplexern kan också styra de två programmerbara strömkällorna till någon analog ingång (AINx) eller till någon referenspinne (REFP0, REFN0). Elektrostatiska urladdningsdioder (ESD) anslutna till AVDD och AVSS skyddar ingångarna. För att förhindra att ESD-dioderna leder måste den absoluta spänningen på alla ingångar förbli inom det område som anges i ekvation (1):

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

Om spänningen vid en ingångspinne kan överskrida gränserna ovan bör externa Schottky-spolddioder eller serievändmotstånd användas för att begränsa ingångsströmmen till en säker nivå (se tabellen Absoluta maxgränser). Överstyrning av oanvända ingångspinnar på enheten kan påverka pågående omvandlingar; i sådana fall rekommenderas externa Schottky-dioder för att klämma signalerna.

Tillämpning av högprestanda, låg-effekt ADC (CM1110) inom industriell automatisering

1. inledning

CM1103/CM1106 är högintegrerade, högprecisions-, lågeffekts- och lågkostnads-ADC:er introducerade av Simomo Microelectronics. Med en samplingsupplösning på upp till 7 µV kan de uppfylla kraven för de flesta temperatursensormätningar. Deras ingångsimpedans på flera megaohm gör att ADC:erna kan anslutas direkt till de flesta resistiva sensorer utan att försämra sensorns noggrannhet.

CM110x-serien erbjuder både I²C- och SPI-gränssnitt, vilket gör det enkelt för kunder att ansluta till olika processorer. CM1106 integrerar även en högprecisions intern temperatursensor, som direkt kan användas för PCB-temperaturmätning och kallledskompensation i termoelementtillämpningar.

2. Funktioner hos CM110x

• Enkelmatning från 2,5 V till 5,5 V

• Extremt låg effektförbrukning: 270 µA (kontinuerlig omvandlingsläge)

• Ström i sömnläge: 2 µA

• Programmerbar utdatafrekvens: 6,25 SPS till 2 kSPS

• Integrerad högprecisions spänningsreferens med 10 ppm/°C temperaturdrift

• Programmerbart analogt ingångsomfång: ±0,256 V till ±6,144 V

• Högpresterande intern temperatursensor (CM1106)

• Integrerad programmerbar komparator (CM1103)

• Fyra enkelriktade ingångar / två differentiella ingångskanaler

3. Lösningsöversikt

Med den snabba utvecklingen av industriell automatisering och ökad fabriksintelligens har industriella automationsinstrument de senaste åren utvecklats från analoga instrument till digitala instrument. Med hjälp av mikrokontrollorer och ansökan -specifika integrerade kretsar utvecklas industriell automatisering produkter blir gradvis mer intelligenta.

Temperatur är en kritisk parameter inom industriell produktion, och temperatursensorer spelar en viktig roll inom hela området för industriell automatisering. Baserat på olika sensorteknologier finns temperatursensorer i många former, till exempel infraröda temperatursensorer, resistiva temperaturdetektorer, termistorer, termoelement och RTD-temperatursensorer. Alla dessa temperaturmätillämpningar är särskilt lämpliga för signalkonditionering och datainsamling med CM110x-serien.

Förutom temperatursensorer är CM110x – tack vare sina inneboende fördelar – särskilt lämplig för ett brett utbud av industriella sensorillämpningar, såsom resistiva nivåsensorer, resistiva gassensorer, vattenkvalitetsanalys och turbidimeters. Dessa sensorer har oftast hög utimpedans och relativt låg känslighet, vilket ofta kräver högpresterande operationsförstärkare för signalkonditionering och förstärkning.

4. Produktfördelar

CM110x kombinerar hög ingångsimpedans, hög precision och låg effektförbrukning, vilket ger betydande fördelar i olika industriella sensortillämpningar. Det hjälper kunder att öka integrationsnivån i industriella sändare samtidigt som den totala systemkostnaden och effektförbrukningen minskas.