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AD7401A隔離式Σ-Δ調(diào)制器技術(shù)手冊(cè)

要長(zhǎng)高 ? 2025-06-04 11:16 ? 次閱讀
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概述
AD7401A是一款二階Σ-Δ調(diào)制器,片上的數(shù)字隔離采用ADI公司的iCoupler ^?^ 技術(shù),能將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速1位數(shù)據(jù)流。AD7401A采用5 V電源供電,可輸入±250 mV的偽差分信號(hào)(滿量程±320 mV)。模擬調(diào)制器對(duì)模擬輸入信號(hào)連續(xù)采樣,因而無(wú)需外部采樣保持電路。輸入信息以數(shù)據(jù)流密度的形式包含在輸出數(shù)據(jù)流內(nèi),該數(shù)據(jù)流的最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)20 MHz。通過適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波器可重構(gòu)原始信息。串行I/O可采用5 V或3.3 V電源供電(V DD2 ) 。

串行接口采用數(shù)字式隔離。通過將高速CMOS與ADI公司的iCoupler ^?^ 技術(shù)結(jié)合在一起,較之傳統(tǒng)的光耦合器等其它器件來說,片內(nèi)隔離能提供更加優(yōu)異的工作特性。該器件內(nèi)置片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源。AD7401A采用16引腳SOIC封裝,工作溫度范圍為-40°C ~ +125°C。
數(shù)據(jù)表:*附件:AD7401A隔離式Σ-Δ調(diào)制器技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

  • 交流電機(jī)控制
  • 分路電流監(jiān)控
  • 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
  • 模數(shù)及光隔離器的方案替代

特性

  • 20MHz最大外部時(shí)鐘速率
  • 二階調(diào)制器
  • 16位無(wú)失碼
  • 16位時(shí)INL典型值為±2LSB
  • 失調(diào)漂移:1 μV/°C(典型值)
  • 片內(nèi)數(shù)字隔離器
  • 板載基準(zhǔn)電壓源
  • ±250 mV模擬輸入電壓
  • 低功耗工作:5.5 V時(shí)為17 mA(典型值)
  • 工作電壓范圍:-40℃至+125°C
  • 16引腳SOIC封裝
  • 內(nèi)置時(shí)鐘版本AD7400A
  • 安全和法規(guī)認(rèn)證
    • UL認(rèn)證
      • 1分鐘5000 V rms,符合UL 1577標(biāo)準(zhǔn)
    • CSA元件驗(yàn)收通知#5A
    • 符合VDE標(biāo)準(zhǔn)證書
      • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
      • VIORM = 891 V峰值
  • 通過汽車應(yīng)用認(rèn)證

框圖
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引腳配置描述
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典型性能特征
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工作原理

電路信息

AD7401A 隔離型 Σ - Δ 調(diào)制器可將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速(最高 20 MHz)單比特?cái)?shù)據(jù)流;時(shí)間平均單比特?cái)?shù)據(jù)流與調(diào)制器直接成比例,該調(diào)制器直接與 AD7401A 成比例。圖 23 展示了一個(gè)典型應(yīng)用電路,其中 AD7401A 用于在模擬輸入、電流檢測(cè)電阻和數(shù)字輸出之間提供隔離,數(shù)字輸出隨后由數(shù)字濾波器處理,以提供 N 位字。

模擬輸入

AD7401A 的差分模擬輸入由開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)。該電路采用二階調(diào)制器級(jí),將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為受采樣時(shí)鐘(MCLKIN)控制的單比特輸出數(shù)據(jù)流,采樣時(shí)鐘為輸出數(shù)據(jù)幀輸入提供時(shí)鐘信號(hào)。此轉(zhuǎn)換過程在 AD7401A 上進(jìn)行。模擬輸入信號(hào)由調(diào)制器連續(xù)采樣,并與內(nèi)部電壓基準(zhǔn)進(jìn)行比較。隨時(shí)間變化準(zhǔn)確代表模擬輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器輸出端(見圖 21 )。
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0V 差分輸入信號(hào)會(huì)產(chǎn)生理想的交替 1 和 0 的數(shù)據(jù)流(輸出)。此輸出在 50% 的時(shí)間為高電平,50% 的時(shí)間為低電平。200 mV 差分輸入會(huì)產(chǎn)生 1 和 0 的數(shù)據(jù)流,其中高電平占 81.25% 的時(shí)間(對(duì)于 +250 mV 輸入,輸出高電平占 89.06% 的時(shí)間)。-200 mV 差分輸入會(huì)產(chǎn)生 1 和 0 的數(shù)據(jù)流,其中高電平占 18.75% 的時(shí)間(對(duì)于 -250 mV 輸入,輸出高電平占 10.94% 的時(shí)間)。

320 mV 差分輸入會(huì)產(chǎn)生理想情況下全為 1 的數(shù)據(jù)流。這是 AD7401A 的絕對(duì)滿量程范圍,200 mV 是規(guī)定的線性量程,如表 8 所示。
image.png

要重建原始信息,需要對(duì)該輸出進(jìn)行數(shù)字濾波和抽取。建議使用 sinc3 濾波器,其階數(shù)比 AD7401A 調(diào)制器高一階。使用 256 階抽取濾波器時(shí),假設(shè)外部時(shí)鐘頻率為 16 MHz,得到的 16 位字速率為 62.5 kHz 。圖 22 展示了 AD7401A 相對(duì)于 16 位輸出的傳遞函數(shù)。
image.png

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