ADI 亚德诺半导体介绍了新一代多路复用模数转换器(ADC)为了简化复杂的系统设计，支持先进工厂和生产设施的自动化和过程控制，如何提供更多的渠道、更深入的信号链集成、灵活性和鲁棒优势。

在现代生产设施中，适当模拟前端(AFE)实现稳定、可靠、准确的模数转换至关重要。可编程逻辑控制器通常可以使用，因为不同的系统和机器之间存在差异。(PLC)控制许多复杂的参数。因此，不同的传感器和信号将通过模拟输入模块来使用。许多传感器(如压力、流量、温度和称重传感器)只能提供测量参数的模拟输出。所以，为了生成数字输出，需要大量精确准确的模拟信号输入。然而，模数转换只是工作任务的一部分。节点、传感器、模拟输入模块和PLC在生产设施中相互连接，电气噪声等干扰因素(如EMI)也充斥在生产环境中。因此，稳定可靠的ADC对于在如此恶劣的条件下有效运行至关重要。

PLC包含多个模拟电压输入来监控其系统，因此通道较多。例如，ADC可以使用11个单端输入或6个带缓冲器的差异输入来实现高通道数。单端或差分输入特性使其很容易与不同的传感器连接。此外，使用外部检测电阻进行电流测量，将其中一些通道分配到较低的输入范围是非常有用的。在现代多路复用ADC中，如AD411x系列中的某些设备，这种检测电阻已集成到设备中。

AFE还集成了ADI公司iPassivess等关键无源元件®高精度、低漂移、匹配技术1 MΩ和10 MΩ因此，分压器不需要昂贵的外部元件。这样，解决方案的尺寸、重量和电路板空间就可以完全减少，空间利用也可以优化，同时实现更高的密度。

图1. 新一代多路复用ADC的内部结构

新型多路复用ADC(例如 AD4116 ）低功耗、低噪音、24位Σ-ΔADC集成了高阻抗AFE。图1显示了设备的内部结构。为了实现更高的灵活性，输入可以独立配置。每个设置允许用户使用或禁止缓冲器来纠正增益和障碍，选择滤波器类型和输出数据速率(ODR)，并选择基准电压源。

不同基准电压源的灵活选择有助于轻松完成设计任务。这些多路复用ADC有多种基准电压源选项，如内部低漂移2.5 V电压源，通过差分Ref 外部基准电压源和Ref-引脚，或使用模拟电源(AVDD-AVSS)。对于外部基准电压源，ADC的两个基准输入端都有真正的轨道和集成精密单位增益缓冲器。这些缓冲器具有高输入阻抗，GPU，图形处理器，显示核心，视觉处理器，显示芯片使外部高阻抗信号源能够直接连接到这些输入。

同样，使用ADC的用户也可以选择时钟源，如内部振荡器、外部晶体振荡器或外部时钟，这种灵活性可以简化设计过程。

在模拟端，从外设接收外部电压的输入端是决定ADC稳定性的关键因素。使用5 V单电源时，AD4116等现代多路复用ADC可达到高达±20 V的输入范围。由于其绝对最大额定值是，ADC甚至可以接受超出这些范围的输入电压而不损坏设备±65 V。然而，在输入范围内，精度可能会丧失。当超过绝对最大额定值时，TVS等外部保护装置(如图2所示)可以保护ADC。CRC校准提高了数字端接口的稳定性。

RC低通滤波器(如图2所示)有助于抗混叠和噪声滤波。滤波电阻与ADC输入阻抗串联放置很重要。这种电阻会影响内部压比，导致增长误差。然而，当ADC的输入阻抗非常高(例如10 MΩ）分压误差会很小。例如，如果使用180， Ω，误差仅为0.0018%左右。此外，该误差可以通过系统校准或调整增益设置来消除。前者可以通过ADC提供的新型多路复用校准模式来完成。这些现代ADC有四种子校准模式：内部零电平、内部满量程、系统零电平和系统满量程。

除校准模式外，还提供连续转换模式、连续读取模式或单次转换模式等正常操作选项。用户还可以激活待机或关闭模式，以节省功耗预算有限的系统中的功耗。

额外的集成功能

特别是在典型的自动化应用中，新型多路复用ADC的高集成度带来了更大的灵活性。例如，有四个集成通用输入输出(GPIO)其中两个可以配置为数字输入或输出，另外两个可以单独配置为数字输出(GPO)。这些GPIO或GPO引脚可用于控制额外的外部多路复用器。使用外部多路复用器可以进一步增加通道数。另一个集成特性是可编程延迟模块，它可以在ADC开始采样之前使用。这种延迟可以稳定外部多路复用器或放大器。在默认情况下，新型ADC产生24位转换结果。但为了简化某些微控制器的数据处理，转换结果的宽度可以通过一个控制位减少到16位。

集成温度传感器可以帮助监测设备工作的环境温度。它还可以用来确定应用程序电路是否必须运行校准例程，以补偿工作温度的可能变化，作为诊断目的或指标。

图2. 典型的连接图。

新型多路复用ADC精度高，易于集成，可满足现代生产设施和工业应用对高性能和鲁棒性日益增长的需求。同时，设计师获得了更大的灵活性，可以更快、更容易地满足系统性能的要求。

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