EN
20-біт 1,8 MSPS АЦП CM2431 проти AD4020: подвійна гарантія високих показників продуктивності та простоти використання
У високому класі застосування у таких галузях як промислове сенсування, прецизійні вимірювальні прилади та медичне обладнання, системи збирання даних стикаються з надзвичайно суворими вимогами щодо продуктивності. Високоточні SAR АЦП відіграють центральну роль у цих системах. Понад остатню продуктивність та довготривалу надійність, АЦП, який ретельно спроектовано з орієнцією на простоту використання — на основі досвіду проектування клієнта — пропонує сильніші загальні конкурентні переваги.
CM2431 — це 20-бітний АЦП з послідовним наближенням та частотою дискретизації до 1,8 MSPS. У порівнянні з міжнародним конкурентом AD4020, CM2431 забезпечує рекордне співвідношення сигнал/шум і надійність у широкому діапазоні температур, а також має виняткову лінійність із інтегральною нелінійністю всього ±1,5 ppm. Крім того, він пропонує більший динамічний діапазон і ефективніший розхід енергії.
На відміну від традиційних SAR-АЦП, CM2431 інтегрує кілька функцій простоти використання, які забезпечують більшу гнучкість проектування, вирішують прикладні завдання та допомагають користувачам досягти вищої продуктивності системи, спрощуючи конструкції та зменшуючи витрати й енергоспоживання.
1. Функції простоти використання дозволяють спростити проектування
Попередній підсилювач на вході спрощує інтеграцію системи
CM2431 використовує технологію драйвера попереднього входу, яка зменшує зворотній сигнал, спричинений внутрішньою архітектурою перемикача конденсаторів на початку вибірки, що значно полегшує роботу АЦП та фундаментально спрощує проектування системи. На рисунку 2 показано зміну аналогового вхідного струму CM2431 у залежності від диференційної вхідної напруги, коли драйвер попереднього заряду увімкнено та вимкнено. Навіть коли вимкнено, низький вхідний струм CM2431 уже полегшує його використання порівняно з традиційними АЦП послідовного наближення. Коли увімкнено, аналоговий вхідний струм знижується до рівня субмікроампер, що забезпечує вищі показники керування. Ця технологія була подана для отримання винахідницького патенту.
Симулювати диференційний вхідний струм
Коли ввімкнено драйвер вхідного підзарядження, користувачі можуть безпосередньо керувати АЦП за допомогою малопотужних прецизійних підсилювачів низької смуги пропускання, поєднаних із нижчими частотами зрізу фільтрів RC, без потреби використовувати дорогі спеціалізовані високошвидкісні драйвери АЦП. Це спрощує проектування периферійних кіл. У прецизійних застосуваннях з низькою смугою пропускання цей підхід значно зменшує енергоспоживання, розмір системи та загальну вартість.
Головні переваги включають:
Зменшена складність фронт-енду та значно нижчі вимоги щодо продуктивності зовнішніх драйверних кіл;
Нижча вартість компонентів, зменшена площа друкованої плати та спрощений вибір і проектування компонентів;
Знижене енергоспоживання та вища інтеграція на рівні системних рішень.
Крім того, драйвер входу попереднього заряду дозволяє вибрати підсилювач на вході та RC-фільтр на основі смуги частот сигналу, що цікавить, замість того, щоб бути обмеженим вимогами часу встановлення вхідних джерел АЦП SAR з перемикачем ємності. Він також покращує показник THD та зменшує аналоговий вхідний струм для вхідних сигналів нижче 100 кГц.
Схема захисту з затискача спрощує проектування драйвера
Інтегровані діоди з затискачем наднапруги та режим стиснення діапазону ще більше спрощують проектування підсилювача переднього каскаду. У минулому, для досягнення гарної продуктивності, підсилювачам АЦП часто потрібно було додаткове від'ємне живлення. Водночас, напруга на позитивному живленні підсилювача часто перевищувала допустимі межі САР АЦП, що вимагало додаткових захисних схем. CM2431 має захист із затискачем, який поширюється на 0,4 В понад VREF, а його режим стиснення діапазону усуває необхідність у від'ємному живленні, зберігаючи при цьому вхідний діапазон. Ці функції значно спрощують проектування підсилювача.
Крім того, проектування цифрового інтерфейсу та налагодження підсилювачів для високошвидкісних, високоточних товари подовжує час передачі даних результатів перетворення, дозволяючи використовувати нижчі частоти тактування SPI. Турбо режим подовжує час передачі даних результатів перетворення, дозволяючи використовувати нижчі частоти тактування SPI.
2. Винятковий динамічний діапазон для точного виявлення слабких сигналів
CM2431 пропонує високий динамічний діапазон 102 дБ, що дозволяє чітко розрізняти слабкі сигнали. У застосуваннях із надзвичайно високими вимогами до збирання даних — таких як обробка сигналів, медична візуалізація, наукові вимірювання та зв'язок — ця можливість забезпечує чітку перевагу. Вищий динамічний діапазон означає, що цілісність сигналу може бути збережена навіть у складних шумових середовищах, забезпечуючи більш надійну основу даних для системи.
У той самий час частота дискретизації CM2431 до 1,8 MSPS дозволяє точно захоплювати високочастотні сигнали та підтримує надмірну дискретизацію. Його відмінна лінійність (типова INL у межах ±2 LSB) забезпечує надзвичайно високий динамічний діапазон системи після надмірної дискретизації. Наприклад, із 1024-кратною надмірною дискретизацією динамічний діапазон може збільшитися до приблизно 131 дБ, що дозволяє системі одночасно захоплювати надзвичайно слабкі та сильні сигнали — досягаючи «без спотворення слабких сигналів» і «без насичення великоамплітудних сигналів». Ця техніка є основним методом у високоточних системах збирання даних і широко використовується в застосуваннях із надзвичайно суворими вимогами щодо співвідношення сигналу до шуму.
3. Відмінна енергоефективність для покращення термального режиму та довгого терміну роботи акумулятора
Зберігаючи високу продуктивність, CM2431 зменшує енергоспоживання приблизно на 15% порівняно з конкуруючим AD4020. У системах неперервного високоточного збирання даних суттєві накопичені енергозбереження, які безпосередньо можуть бути перетворені на подовження терміну роботи акумулятора пристрою, зниження теплового навантаження конструкції та підвищення загальної надійності системи.
Висновок
Отже, завдяки роздільній здатності 20 біт і частоті дискретизації 1,8 MSPS, CM2431 забезпечує високу продуктивність у поєднанні зі спрощенням на рівні системи, що досягається за рахунок технології підсилювача з попереднім зарядом на вході, відмінної лінійності, високого динамічного діапазону та покращеної загальної енергоефективності. Це пропонує висококонкурентне рішення для систем високоточного збирання даних.
Завдяки спрощеній конструкції та більшій інтеграційній зручності, CM2431 допомагає користувачам зменшити енергоспоживання та складність проектування системи, збільшити щільність каналів і зберегти відмінну загальну продуктивність системи.
