AD7190 — 24-битный сигма-дельта АЦП от Analog Devices

Общее описание

AD7190 — это прецизионный 24-битный сигма-дельта АЦП (Σ-Δ) с ультранизким уровнем шума, разработанный компанией Analog Devices. Микросхема предназначена для высокоточных измерений в промышленных, медицинских, весовых и научных приложениях, где критичны низкий шум, высокая разрешающая способность и стабильность.

АЦП имеет встроенный малошумящий программируемый усилитель (PGA) с коэффициентами усиления от 1 до 128, что позволяет напрямую подключать слаботочные датчики (тензодатчики, термопары, мостовые схемы) без дополнительных усилительных каскадов.

Ключевые особенности архитектуры:

• Sigma-delta модулятор с цифровой фильтрацией
• Программируемая скорость вывода данных (output data rate) от 4.7 Гц до 4.8 кГц
• Встроенный 16-МГц тактовый генератор (не требуется внешний кварц, но поддерживается)
• 4 дифференциальных или 8 псевдодифференциальных входов
• Интерфейс SPI (совместим с QSPI, MICROWIRE, DSP)
• Встроенные функции отсечения частоты сети (50/60 Гц reject)

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Разрешение | 24 бита (без пропущенных кодов) | | Архитектура | Sigma-Delta (Σ-Δ) | | Число входов | 4 дифференциальных / 8 псевдодифференциальных | | PGA (усиление) | 1, 8, 16, 32, 64, 128 | | Скорость вывода (ODR) | 4.7 Гц … 4800 Гц | | RMS шум | ~ 6.5 нВ (усиление 128, ODR 4.7 Гц) | | Эффективная разрешающая способность | до 22.5 бит (без шума) | | Встроенный осциллятор | 16 МГц ± 4% | | Внешний кварц | 2.4576 МГц (опция) | | Напряжение питания AVDD | 4.75 … 5.25 В (аналог) | | Напряжение питания DVDD | 2.7 … 5.25 В (цифра) | | Опорное напряжение (REFIN) | 1 В … AVDD (дифференциальное) | | Потребление | ~ 4.5 мА (типично, normal mode) | | Потребление в power-down | ~ 2 мкА | | Температурный диапазон | −40 °C … +105 °C | | Интерфейс | SPI (3- или 4-проводный) | | Корпус | TSSOP-24 (6.5 × 4.4 мм), LFCSP-24 | | Точность INL | ± 1 ppm (тип.) | | Подавление 50/60 Гц | > 80 дБ (одновременно) |

Особенности:

• Одновременное подавление 50 Гц и 60 Гц на частотах вывода данных 4.7–4800 Гц
• Программируемые цифровые фильтры (sinc³, sinc⁴, chop)
• Функция детектирования обрыва входа (open-wire detect)
• Внутренняя диагностика, тест-режимы
• Возможность подачи внешнего тактового сигнала

Парт-номера (Ordering Codes)

| Парт-номер | Корпус | Температурный диапазон | Упаковка | |---|---|---|---| | AD7190BRUZ | TSSOP-24 | −40 … +105 °C | Трубка (Tube) | | AD7190BRUZ-REEL | TSSOP-24 | −40 … +105 °C | Катушка 1000 шт | | AD7190BRUZ-REEL7 | TSSOP-24 | −40 … +105 °C | Катушка 750 шт | | AD7190BCPZ | LFCSP-24 (4×4 мм) | −40 … +105 °C | Трей | | AD7190BCPZ-REEL | LFCSP-24 | −40 … +105 °C | Катушка | | EVAL-AD7190EBZ | Оценочная плата | — | — | | EVAL-SDP-CB1Z | Плата-контроллер (SDP-B) | — | Опция к оценочной |

Примечание: суффикс Z означает соответствие требованиям RoHS. Расширенные температурные/военные версии маркируются отдельно (например, AD7190W или через Analog Devices' aerospace-программы).

Совместимые и родственные модели

По семейству AD719x (пин-совместимые или близкие):

| Модель | Отличия | |---|---| | AD7191 | 24 бит, упрощённые ODR-настройки (только 4 скорости), без PGA-регистров | | AD7192 | 24 бит, 2 дифф. канала (вместо 4) | | AD7193 | 24 бит, 8 дифф. каналов, расширенный мультиплексор | | AD7194 | 24 бит, 16 дифф. каналов | | AD7195 | 24 бит, 4 дифф. канала + встроенная система AC excitation для мостовых датчиков | | AD7197 | 24 бит, 6 дифф. каналов, до 4.7 кГц, обновлённое ядро | | AD7198 | 24 бит, 4 дифф. канала + AC excitation |

Совместимые сопутствующие компоненты:

• Эталонные источники: ADR421/ADR441 (прецизионные 2.5 В / 1.2 В), REF195
• Микроконтроллеры: ADuCM360 / ADuCM361 (ARM Cortex-M3 со встроенным 24-бит Σ-Δ), ADuC7060/7061
• Драйверы интерфейса: ADuM1401 (цифровая развязка SPI)
• Планы-контроллеры: EVAL-SDP-CB1Z (SDP-B), EVAL-SDP-CS1Z
• Источники питания: ADP7142 / ADP7118 (LDO для AVDD)

Оценочный набор:

• EVAL-AD7190EBZ — оценочная плата с AD7190, клеммниками для входов, разъёмом для SDP-контроллера и ПО ACE (Analog Devices Analysis, Control, Evaluation) для настройки регистров, просмотра шума и спектра.

Типичные применения

• Электронные весы и весовое оборудование
• Прецизионные датчики давления и силы (тензометрические мосты)
• Промышленная автоматизация и КИП (датчики 4–20 мА через нагрузочный резистор)
• Медицинское оборудование (мониторинг жизненных показателей)
• Аналитические приборы (хроматография, спектрометрия)
• Вибрационные и температурные измерения (термопары, RTD)

Ключевые преимущества

✅ Наилучшее отношение шума к скорости в классе (± 6.5 нВ при 4.7 Гц) ✅ Одновременное подавление 50 и 60 Гц ✅ Прямое подключение мостов и низкоуровневых сигналов благодаря PGA ✅ Встроенный источник тактовых импульсов — меньше внешних компонентов ✅ Простой дизайн — только SPI + опорное питание + 2 конденсатора ✅ Полная поддержка посредством оценочной платы и ПО ACE

Если нужно — могу отдельно расписать карту регистров, пример кода инициализации для STM32 или составить схему подключения тензодатчика к AD7190.