20-Bit 1.8 MSPS ADC CM2431 vs. AD4020: Yüksek Performans ve Kullanım Kolaylığı İçin Çift Güvence

Yüksek uçta uygulama endüstriyel sensörler, hassas ölçüm cihazları ve tıbbi ekipman gibi alanlarda, veri edinim sistemleri son derece katı performans gereksinimleriyle karşı karşıyadır. Bu sistemlerde yüksek doğruluk SAR ADC'ler merkezi bir rol oynar. Nihai performansın ve uzun vadeli güvenilirliğin yanı sıra, müşterinin tasarım deneyimine dayalı olarak kullanım kolaylığı açısından özenle tasarlanmış bir ADC, daha güçlü genel rekabet avantajı sunar.

CM2431, 1.8 MSPS'ye kadar örnekleme hızına sahip 20 bitlik bir SAR ADC'dir. Uluslararası rakip AD4020 ile karşılaştırıldığında, CM2431 seviye olarak gürültü oranı ve geniş sıcaklık güvenilirliği açısından endüstriyel kırkılmazlık sağarken aynı zamanda ±1,5 ppm'ye kadar düşen entegre doğrusal olmama ile mükemmel doğrusallık sunmaktadır. Ek olarak, daha geniş dinamik aralık ve daha verimli güç tüketimi sunmaktadır.

Geleneksel SAR ADC'lerin aksine, CM2431 birden fazla kullanım kolaylığı özelliğini entegre ederek daha büyük tasarım esnekliği sunar, uygulama zorluklarını çözer ve kullanıcıların tasarımları basitleştirirken, maliyeti ve güç tüketimini azaltırken daha yüksek sistem performansı elde etmesine yardımcı olur.

kullanım Kolaylığı Özellikleri, Basitleştirilmiş Tasarıma Olanak Tanır

Ön Giriş Sürücüsü, Sistem Entegrasyonunu Basitleştirir

CM2431, örnekleme başlangıcında iç anahtarlamalı kapasitör mimarisinin neden olduğu sinyal geri tepmesini azaltan bir Ön Giriş Sürücü teknolojisi kullanır ve bu da ADC'yi önemli ölçüde daha kolay sürülür hale getirerek sistemin tasarımını temel düzeyde basitleştirir. Şekil 2, ön şarj giriş sürücüsünün etkin ve devre dışı olduğu durumlarda CM2431'in analog giriş akımının diferansiyel giriş voltajına göre değişimini göstermektedir. Devre dışıyken bile CM2431'in düşük giriş akımı, geleneksel SAR ADC'lere kıyasla sürülmesini zaten daha kolay hale getirir. Etkinleştirildiğinde ise analog giriş akımı mikroamperin alt seviyelerine kadar düşer ve üstün sürme performansı sunar. Bu teknoloji, buluş patent koruması için başvurulmuştur.

Girişle diferansiyel giriş akımını simüle et

Ön Şarj Giriş Sürücüsü etkinken, kullanıcılar, düşük RC filtre kesim frekansları ile birleştirilmiş düşük güçlü, düşük bant genişimli hassas amplifikatörler kullanarak ADC'yi doğrudan sürebilir; bu, pahalı özel yüksek hızlı ADC sürücülere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Bu, çevre birim devre tasarımını basitleştirir. Hassas, düşük bant genişimli uygulamalarda, bu yaklaşım sistemin güç tüketimini, boyutunu ve genel maliyetini önemli ölçüde azaltır.

Ana Avantajlar Şunlardır:

1. Dış sürücü devreleri için ön uç karmaşıklığının azaltılması ve performans gereksinimlerinin önemli ölçüde düşürülmesi;

2. Daha düşük BOM maliyeti, azaltılmış PCB alanı ve bileşen seçimi ile tasarımın basitleştirilmesi;

3. Sistem düzeyi çözümler için daha düşük güç tüketimi ve daha yüksek entegrasyon.

Ayrıca, Ön Şarj Giriş Sürücüsü, ön ucundaki amplifikatör ve RC filtre seçimini, anahtarlamalı kapasitörlü SAR ADC girişlerinin oturma süresi gereksinimleriyle sınırlanmak yerine, ilgilenilen sinyal bant genişliğine göre yapmayı olanaklı kılar. Aynı zamanda THD performansını iyileştirir ve 100 kHz'in altındaki giriş sinyalleri için analog giriş akımını azaltır.

Klip Koruma Devresi Sürücü Tasarımını Basitleştirir

Entegreli aşırı gerilim kilidi diyotları ve aralık-sıkıştırma modu, ön uç sürücü tasarımının zorluğunu daha da azaltır. Geçmişte, iyi sürüş performansı elde etmek için ADC sürücüler genellikle ek bir negatif besleme gerilimi gerektiriyordu. Aynı zamanda, sürücü amplifikatörün pozitif besleme rayı genellikle SAR ADC'nin gerilim sınırlarını aşıyordu ve bu ek koruma devreleri gerektiriyordu. CM2431, VREF'in 0.4 V ilerisine kadar uzanan kilitleme korumasına sahiptir ve aralık-sıkıştırma modu giriş aralığını korurken negatif besleme ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu özellikler sürücü tasarımını önemli ölçüde basitleştirir.

Ayrıca, yüksek hızlı, yüksek çözünürlüklü ürünler cM2431'in Turbо Modu dönüşüm sonuçları için veri aktarım süresini uzatarak daha düşük SPI saat frekanslarının kullanılmasına olanak tanır.

2. Zayıf Sinyallerin Doğru Yakalanması için Üstün Dinamik Aralık

CM2431, zayıf sinyal farklarını hassas bir şekilde ayırt etmeyi sağlayan 102 dB gibi yüksek dinamik arlığa sahiptir. Sinyal işleme, tıbbi görüntüleme, bilimsel ölçüm ve haberleşme gibi son derece talepkar veri toplama gerektiren uygulamalarda bu özellik açık bir avantaj sunar. Daha yüksek dinamik arlık, karmaşık gürültü ortamlarında bile sinyal bütünlüğünün korunabileceği anlamına gelir ve sisteme daha güvenilir bir veri temeli sağlar.

Aynı zamanda, CM2431'in maksimum 1,8 MSPS olan örnekleme hızı yüksek frekanslı sinyallerin hassas bir şekilde yakalanmasını sağlar ve fazladan örnekleme (oversampling) desteğini sunar. Mükemmel doğrusallığı (tipik INL ±2 LSB içinde) sistemlerin fazladan örnekleme sonrası son derece yüksek dinamik aralığa ulaşmasını garanti eder. Örneğin, 1024× fazladan örnekleme ile dinamik aralık yaklaşık 131 dB'ye çıkabilir ve bu da sistemin aynı anda çok zayıf ve çok güçlü sinyalleri yakalamasına olanak tanır — "zayıf sinyallerde bozulma olmaması" ve "büyük genlikli sinyallerde doygunluk olmaması" durumunu gerçekleştirir. Bu teknik, yüksek hassasiyetli veri toplama sistemlerinde temel bir yöntemdir ve SNR gereksinimleri son derece yüksek olan uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.

3. Pil Ömrünü Uzatma ve Isıl Optimizasyon için Mükemmel Enerji Verimliliği

Yüksek performansı korurken, CM2431 yaklaşık %15 oranında AD4020 rekabetçisine kıyasla güç tüketimini azaltır. Yüksek hassasiyetli sürekli edinim sistemlerinde, birikimli enerji tasarrufları önemlidir ve doğrudan daha uzun cihaz pil ömrüne, azaltılmış termal tasarım basıncına ve genel sistem güvenilirliğinin iyileştirilmesine çevrilebilir.

Sonuç

Özetle, 20 bit çözünürlük ve 1,8 MSPS örnekleme hızına sahip CM2431, Pre-Charge Giriş Sürücü teknolojisi sayesinde sistem düzeyinde basitleştirme, mükemmel doğrusallık, üstün dinamik aralık ve genel enerji verimliliğinin iyileştirilmesiyle birlikte yüksek performans sunmaktadır. Yüksek hassasiyetli veri edinim sistemleri için oldukça rekabetçi bir çözüm sunar.

Basitleştirilmiş bir tasarıma ve daha yüksek entegrasyon kolaylığına sahip CM2431, kullanıcıların güç tüketimini ve sistem tasarım karmaşıklığını azaltmasına, kanal yoğunluğunu artırmasına ve genel sistem performansını mükemmel düzeyde korumasına yardımcı olur.