CM1110 ΔΣ ADC, 4 kanallı, 2kSPS, düşük güç tüketimli, 16 bit

Çalışma prensibi

CM1110, küçük sinyalli sensör ölçüm uygulamalarında sistem maliyetini ve bileşen sayısını azaltmak için birçok işlevi entegre eden kompakt, düşük güç tüketimli, 16 bitlik bir ΔΣ ADC'dir.

ΔΣ ADC çekirdeğinin ve tek döngülü yerleşen dijital filtrenin yanı sıra, cihaz düşük gürültülü, yüksek giriş empedanslı programlanabilir PGA, dahili voltaj referansı ve saat osilatörü gibi bileşenleri de entegre eder. Ayrıca yüksek doğruluklu hassas sıcaklık sensörü ile iki eşleşmiş programlanabilir akım kaynağı (IDAC) içerir. Dahili düşük taraf güç anahtarı, düşük güç tüketimli köprü sensörlerinin tasarımını kolaylaştırır. Cihaz dört kayıtçı üzerinden yapılandırılabilir ve SPI Modu 1'e uyumlu bir arayüz kullanılarak altı komutla kontrol edilebilir. Cihazın fonksiyonel blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

CM1110, diferansiyel giriş sinyali VIN'ı (AINP ve AINN arasındaki gerilim farkı) ölçer. Dönüştürücü çekirdeği, diferansiyel anahtarlamalı kapasitör ΔΣ modülatörü ve dijital süzgeçten oluşur. Dijital süzgeç, modülatörden gelen yüksek hızlı bit akışını işler ve giriş gerilimiyle orantılı bir dijital kod üretir.

CM1110 iki dönüştürme modu sağlar: tek seferlik dönüştürme modu ve sürekli dönüştürme modu. Tek seferlik modda cihaz, istenen giriş sinyali üzerinde bir kez dönüştürme gerçekleştirir, sonucu dahili veri arabelleğine kaydeder ve ardından düşük güç tüketimli bir duruma geçer. Yalnızca periyodik dönüştürmeler gerektiren veya dönüştürmeler arasında uzun süreler boyunca boşta kalan sistemler için tek seferlik mod, güç tüketimini önemli ölçüde azaltabilir. Sürekli dönüştürme modunda ise bir önceki dönüştürmenin tamamlanmasının hemen ardından yeni bir dönüştürme başlar. Veriler, bozulma endişesi olmadan herhangi bir zamanda okunabilir ve okunan veri en son dönüştürmenin sonucunu temsil eder.

Giriş Çoğullayıcısı

CM1110, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi oldukça esnek bir giriş çoğullayıcıya sahiptir. Dört tek uçlu sinyal, iki diferansiyel sinyal veya iki tek uçlu sinyal ile bir diferansiyel sinyalin kombinasyonunu ölçebilir. Çoğullayıcı MUX[3:0] yazmacı aracılığıyla yapılandırılır.

Tek uçlu sinyaller ölçülürken, negatif analog giriş (AINN) çoklayıcı üzerinden içten AVSS'ye bağlanır. ADC girişi, analog besleme voltajının altıya bölünmesiyle elde edilen (AVDD – AVSS)/6 veya harici referans voltajının altıya bölünmesiyle elde edilen (VREFPx – VREFNx)/6 olarak seçilebilir ve bu sayede sistemin çalışma durumu izlenebilir.

Çoklayıcı, iki programlanabilir akım kaynağını herhangi bir analog girişe (AINx) veya herhangi bir referans pinine (REFP0, REFN0) yönlendirmek için kullanılabilir. AVDD ve AVSS'ye bağlı elektrostatik deşarj (ESD) diyotları girişleri korur. ESD diyotlarının iletim yapmasını önlemek için tüm girişlerin mutlak voltajı Denklem (1)'de belirtilen aralıkta kalmalıdır:

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

Bir giriş piminin voltajı yukarıdaki sınırları aşabilirse, giriş akımını güvenli bir seviyede tutmak için harici Schottky kılavuz diyotlar veya seri dirençler kullanılmalıdır (Mutlak Maksimum Değerler tablosuna bakınız). Cihazda kullanılmayan giriş pinlerinin aşırı sürülmesi devam eden dönüşümleri etkileyebilir; bu tür durumlarda sinyalleri sınırlamak için harici Schottky diyotların kullanılması önerilir.

Endüstriyel Otomasyondaki Yüksek Hassasiyetli, Düşük Güçlü ADC (CM1110) Uygulaması

1. giriş

CM1103/CM1106, Simomo Microelectronics tarafından tanıtılan yüksek entegreli, yüksek hassasiyetli, düşük güç tüketimli ve düşük maliyetli ADC'lerdir. Örnekleme çözünürlüğü maksimum 7 µV'e kadar çıkabildiği için çoğu sıcaklık sensörü ölçüm uygulamasının gereksinimlerini karşılayabilir. Giriş empedansları birkaç megaohm olduğu için bu ADC'ler, sensör doğruluğunu düşürmeden doğrudan çoğu dirençsel sensöre bağlanabilir.

CM110x serisi hem I²C hem de SPI arayüzlerini sunar ve farklı işlemcilerle entegre edilmesi müşteriler için kolay hale gelir. CM1106 ayrıca yüksek hassasiyetli entegre bir sıcaklık sensörüne sahiptir ve bu sensör doğrudan PCB sıcaklık ölçümü ve termokupl uygulamalarında soğuk uç kompanzasyonu amacıyla kullanılabilir.

cM110x'in Özellikleri

• 2,5 V ile 5,5 V arasında tek kaynaklı çalışma

• Aşırı düşük güç tüketimi: 270 µA (sürekli dönüştürme modunda)

• Uyku modu akımı: 2 µA

• Programlanabilir çıkış veri hızı: 6.25 SPS ile 2 kSPS arası

• 10 ppm/°C sıcaklık kayması ile yüksek hassasiyetli entegre voltaj referansı

• Programlanabilir analog giriş aralığı: ±0,256 V ile ±6,144 V arası

• Yüksek hassasiyetli dahili sıcaklık sensörü (CM1106)

• Entegre programlanabilir karşılaştırıcı (CM1103)

• Dört tek uçlu giriş / iki diferansiyel giriş kanalı

3. Çözüm Genel Bakış

Endüstriyel otomasyonun hızla gelişmesi ve fabrika zekâsının artmasıyla birlikte son yıllarda endüstriyel otomasyon cihazları analog cihazlardan dijital cihazlara doğru evrilmektedir. Mikrodenetleyicilerin yardımıyla uygulama -özel entegre devrelerin benimsenmesiyle endüstriyel otomasyon ürünler kademeli olarak daha akıllı hâle gelmektedir.

Sıcaklık, endüstriyel üretimde kritik bir parametredir ve sıcaklık sensörleri endüstriyel otomasyon alanının hemen her aşamasında önemli bir rol oynar. Farklı algılama teknolojilerine dayanarak sıcaklık sensörleri kızılötesi sıcaklık sensörleri, dirençli sıcaklık dedektörleri, termistörler, termoçoğullar ve RTD sıcaklık sensörleri gibi birçok farklı şekilde bulunabilir. Bu sıcaklık ölçüm uygulamalarının tümü özellikle CM110x serisi için sinyal koşullandırma ve veri edinme açısından oldukça uygundur.

Sıcaklık sensörlerinin yanı sıra, CM110x'in doğuştan sahip olduğu avantajlar sayesinde dirençli seviye sensörleri, dirençli gaz sensörleri, su kalitesi analizi ve bulanıklık ölçerler gibi geniş bir yelpazede yer alan endüstriyel algılama uygulamaları için de son derece uygundur. Bu tür sensörler genellikle yüksek çıkış empedansına ve nispeten düşük duyarlılığa sahiptir ve çoğu zaman sinyal koşullandırma ve amplifikasyon amacıyla yüksek hassasiyetli operasyonel amplifikatörlere ihtiyaç duyar.

4. Ürün Avantajları

CM110x, yüksek giriş empedansı, yüksek doğruluk ve düşük güç tüketimini bir araya getirerek çeşitli endüstriyel algılama uygulamalarında önemli avantajlar sunar. Endüstriyel vericilerde entegrasyon düzeyini artırırken genel sistem maliyetini ve güç tüketimini düşürerek müşterilere yardımcı olur.