Емкостные МЭМС-акселерометры

Condition-based monitoring (CbM) is one form of predictive maintenance that uses sensors to assess status of equipment overtime while the equipment is operating. The collected sensor data can establish baseline trends, such as, diagnose or even predict failure. Utilizing CbM, maintenance is performed when needed as opposed to the conventional periodic preventive maintenance model, saving both time and money.

Vibration monitoring is a common type of CbM measurement because changes in vibration trends are potentially indicative of wear or other failure modes. To measure vibration data, high bandwidth (10 kHz and more), ultralow noise (100 µg/√Hz or lower) piezoelectric sensors were historically used to satisfy these requirements. The established sensor interface for piezo sensors is integrated electronics piezoelectric (IEPE), as a result, IEPE has become a de facto interface in CbM vibration ecosystem.

With recent advancements in the microtechnology processes and fabrication techniques, MEMS accelerometers have caught up with piezoelectric sensors low noise levels and supersede in other many specifications, such as dc to low frequency response, thermal stability, shock resistance and recovery, and cost. The output of MEMS sensors, however, are either conventional 3-wire analog (ground, power, and signal) or digital if integrated with an ADC. Neither output are directly compatible with IEPE, the preferred CbM industry sensor interface.

This reference design enables a direct piezoelectric sensor IEPE replacement with benefits of high bandwidth, ultralow noise MEMS accelerometers. This circuit allows customers to easily evaluate a MEMS accelerometer for CbM applications.

Акселерометры ADXL1001/ADXL1002 обеспечивают крайне низкую плотность шума в расширенном диапазоне частот и оптимизированы для задач мониторинга в промышленных условиях. ADXL1001 (диапазон измерения ±100 g) и ADXL1002 (диапазон измерения ±50 g) обладают типичными значениями плотности шума 30×10-6 g/√Гц и 25×10-6 g/√Гц, соответственно. Оба акселерометра демонстрируют стабильную, повторяемую чувствительность на фоне внешних ударных нагрузок до 10000 g.

ADXL1001/ADXL1002 имеют функцию полного автоматического тестирования электромеханической системы (self test, ST) и индикатор выхода за пределы диапазона (overrange, OR), которые позволяют реализовать расширенные возможности системного уровня и могут быть полезны для встраиваемых приложений. Благодаря низкому энергопотреблению и работе от одного напряжения питания в диапазоне от 3.3 В до 5.25 В ADXL1001/ADXL1002 могут применяться в беспроводных измерительных продуктах. ADXL1001/ ADXL1002 выпускаются в корпусе LFCSP с габаритами 5 мм × 5 мм × 1.80 мм и имеют номинальный рабочий температурный диапазон от −40°C до +125°C.

Области применения

• Мониторинг рабочих условий
• Диагностическое техническое обслуживание
• Контроль работоспособности
• Контрольно-измерительная техника
• Системы текущего контроля рабочего состояния (HUMS)

Акселерометры ADXL1001/ADXL1002 обеспечивают крайне низкую плотность шума в расширенном диапазоне частот и оптимизированы для задач мониторинга в промышленных условиях. ADXL1001 (диапазон измерения ±100 g) и ADXL1002 (диапазон измерения ±50 g) обладают типичными значениями плотности шума 30×10-6 g/√Гц и 25×10-6 g/√Гц, соответственно. Оба акселерометра демонстрируют стабильную, повторяемую чувствительность на фоне внешних ударных нагрузок до 10000 g.

ADXL1001/ADXL1002 имеют функцию полного автоматического тестирования электромеханической системы (self test, ST) и индикатор выхода за пределы диапазона (overrange, OR), которые позволяют реализовать расширенные возможности системного уровня и могут быть полезны для встраиваемых приложений. Благодаря низкому энергопотреблению и работе от одного напряжения питания в диапазоне от 3.3 В до 5.25 В ADXL1001/ADXL1002 могут применяться в беспроводных измерительных продуктах. ADXL1001/ ADXL1002 выпускаются в корпусе LFCSP с габаритами 5 мм × 5 мм × 1.80 мм и имеют номинальный рабочий температурный диапазон от −40°C до +125°C.

Области применения

• Мониторинг рабочих условий
• Диагностическое техническое обслуживание
• Контроль работоспособности
• Контрольно-измерительная техника
• Системы текущего контроля рабочего состояния (HUMS)

Акселерометр ADXL1003 обеспечивает крайне низкую плотность шума в расширенном диапазоне частот и оптимизирован для диагностики и выявления выхода из строя подшипников. Компонент обладает типичным значением плотности шума 45 ×10^-6 g/√Гц во всем линейном участке рабочего диапазона частот. Акселерометры на основе технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС) демонстрируют стабильную, повторяемую чувствительность и устойчивы к внешним ударным нагрузкам до 10000 g.

Интегрированные электронные схемы обеспечивают функции полного автоматического тестирования электромеханической системы (self test, ST) и индикации выхода за пределы диапазона (overrange, OR), которые могут быть полезны для встраиваемых приложений. Благодаря низкому энергопотреблению и работе от одного напряжения питания в диапазоне от 3.0 В до 5.25 В  ADXL1003 может применяться в беспроводных измерительных продуктах. Компонент выпускается в корпусе LFCSP с габаритами 5 мм × 5 мм × 1.80 мм и работает в температурном диапазоне от −40°C до +125°C.

Области применения

• Мониторинг рабочих условий
• Диагностическое техническое обслуживание
• Контроль работоспособности
• Контрольно-измерительная техника
• Системы текущего контроля рабочего состояния (HUMS)
• Измерение акустических излучений

Акселерометр ADXL1004 обеспечивает крайне низкую плотность шума в расширенном диапазоне частот и оптимизирован для диагностики и выявления выхода из строя подшипников. Компонент обладает типичным значением плотности шума 125 ×10^-6 g/√Гц во всем линейном участке рабочего диапазона частот. Акселерометры на основе технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС) демонстрируют стабильную, повторяемую чувствительность и устойчивы к внешним ударным нагрузкам до 10000 g.

Интегрированные электронные схемы обеспечивают функции полного автоматического тестирования электромеханической системы (self test, ST) и индикации выхода за пределы диапазона (overrange, OR), которые могут быть полезны для встраиваемых приложений. Благодаря низкому энергопотреблению и работе от одного напряжения питания в диапазоне от 3.3 В до 5.25 В ADXL1004 могут применяться в беспроводных измерительных продуктах. ADXL1004 выпускается в корпусе LFCSP с габаритами 5 мм × 5 мм × 1.80 мм и работает в температурном диапазоне от −40°C до +125°C.

Области применения

• Мониторинг рабочих условий
• Диагностическое техническое обслуживание
• Контроль работоспособности
• Контрольно-измерительная техника
• Системы текущего контроля рабочего состояния (HUMS)
• Измерение акустических излучений

Акселерометр ADXL1005 обеспечивает крайне низкую плотность шума в расширенном диапазоне частот и оптимизирован для диагностики и выявления выхода из строя подшипников. Компонент обладает типичным значением плотности шума 75 ×10^-6 g/√Гц во всем линейном участке рабочего диапазона частот. Акселерометры на основе технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС) демонстрируют стабильную, повторяемую чувствительность и устойчивы к внешним ударным нагрузкам до 10000 g.

Интегрированные электронные схемы обеспечивают функции полного автоматического тестирования электромеханической системы (self test, ST) и индикации выхода за пределы диапазона (overrange, OR), которые могут быть полезны для встраиваемых приложений. Благодаря низкому энергопотреблению и работе от одного напряжения питания в диапазоне от 3.3 В до 5.25 В ADXL1005 может применяться в беспроводных измерительных продуктах. Компонент выпускается в корпусе LFCSP с габаритами 5 мм × 5 мм × 1.80 мм и работает в температурном диапазоне от −40°C до +125°C.

Области применения

• Мониторинг рабочих условий
• Диагностическое техническое обслуживание
• Контроль работоспособности
• Контрольно-измерительная техника
• Системы текущего контроля рабочего состояния (HUMS)
• Измерение акустических излучений

ADXL354 – это представитель нового семейства малопотребляющих трехосевых акселерометров МЭМС с низкой плотностью шума, малым дрейфом смещения нуля (0 g) и выбираемыми диапазонами измерений. ADXL354B поддерживает измерение в диапазонах ±2 g и ±4 g, а ADXL354C – в диапазонах ±2 g и ±8 g. ADXL354 обладает наилучшими в отрасли характеристиками шума, дрейфа смещения в температурном диапазоне и долговременной стабильности, что позволяет создавать на его основе прецизионные устройства с очень низкой потребляемой мощностью, требующие минимальной калибровки.

ADXL354 и ADXL355 (акселерометр с цифровым выходом. См. страницу продукта ADXL355) осуществляют измерение вибраций с высоким разрешением и очень низким шумом, делая возможным раннее детектирование структурных дефектов при помощи сетей беспроводных датчиков. Низкое энергопотребление новых акселерометров ADXL354 и ADXL355 продлевает срок службы батарей и, как следствие, время бесперебойного использования устройства. Низкий шум и малое энергопотребление ADXL354 и ADXL355 позволяют создавать на их основе недорогие устройства измерения слабых вибраций для применения в таких задачах как, например, мониторинг целостности конструкций. Кроме того, акселерометры обеспечивают превосходную стабильность измерения отклонения в диапазоне температур и во времени, что делает их идеальным выбором для систем ориентирования и навигации в беспилотных летательных аппаратах, основанных на инерциальных измерительных модулях и инклинометрах. Благодаря повторяемости измерений при любых условиях акселерометры ADXL354 и ADXL355 позволяют достичь минимальной погрешности показателей отклонения без детальной калибровки в самых жестких средах.

Акселерометры ADXL354 и ADXL355 обеспечивают температурную стабильность смещения нуля 0.15×10^-3 g/°C, макс. Столь высокая стабильность минимизирует ресурсы, затрачиваемые на калибровку и испытание, помогая увеличить объемы выпуска устройств на базе этих компонентов. Кроме того, герметичный корпус помогает гарантированно поддерживать характеристики стабильности и повторяемости в конечном продукте в течение долгого времени после его выхода из производства.

Благодаря комбинации диапазона полной шкалы измерений от ±2g до ±8g, выбираемой полосы цифровой фильтрации от 1 Гц до 1 кГц, низкой плотности шума (25мкВ/ÖГц) и малого потребляемого тока (150 мкА) акселерометр МЭМС ADXL354 обеспечивает уровень характеристик, сопоставимый с гораздо более дорогими продуктами, при меньшем энергопотреблении и меньшей общей стоимости решения.

Области применения

• Инерциальные измерительные модули (IMU)/курсовые системы (AHRS)
• Системы стабилизации платформ
• Мониторинг целостности конструкций
• Визуализация данных сейсмической активности
• Измерение отклонения
• Робототехника
• Мониторинг рабочих условий

ADXL355 – это представитель нового семейства малопотребляющих трехосевых акселерометров МЭМС с низкой плотностью шума, малым дрейфом смещения нуля (0 g) и выбираемыми диапазонами измерений. ADXL355 поддерживает измерение в диапазонах ±2.048 g, ±4.096 g и ±8.192 g. Он обладает наилучшими в отрасли характеристиками шума, дрейфа смещения в температурном диапазоне и долговременной стабильности, что позволяет создавать на его основе прецизионные устройства с очень низкой потребляемой мощностью, требующие минимальной калибровки.

ADXL355 и ADXL354 (акселерометр с аналоговым выходом. См. страницу продукта ADXL354) осуществляют измерение вибраций с высоким разрешением и очень низким шумом, делая возможным раннее детектирование структурных дефектов при помощи сетей беспроводных датчиков. Низкое энергопотребление новых акселерометров ADXL354 и ADXL355 продлевает срок службы батарей и, как следствие, время бесперебойного использования устройства. Низкий шум и малое энергопотребление ADXL354 и ADXL355 позволяют создавать на их основе недорогие устройства измерения слабых вибраций для применения в таких задачах как, например, мониторинг целостности конструкций. Кроме того, акселерометры обеспечивают превосходную стабильность измерения отклонения в диапазоне температур и во времени, что делает их идеальным выбором для систем ориентирования и навигации в беспилотных летательных аппаратах, основанных на инерциальных измерительных модулях и инклинометрах. Благодаря повторяемости измерений при любых условиях акселерометры ADXL354 и ADXL355 позволяют достичь минимальной погрешности показателей отклонения без детальной калибровки в самых жестких средах.

Акселерометры ADXL354 и ADXL355 обеспечивают температурную стабильность смещения нуля 0.15×10^-3 g/°C, макс. Столь высокая стабильность минимизирует ресурсы, затрачиваемые на калибровку и испытание, помогая увеличить объемы выпуска устройств на базе этих компонентов. Кроме того, герметичный корпус помогает гарантированно поддерживать характеристики стабильности и повторяемости в конечном продукте в течение долгого времени после его выхода из производства.

Благодаря комбинации диапазона полной шкалы измерений от ±2g до ±8g, выбираемой полосы цифровой фильтрации от 1 Гц до 1 кГц, низкой плотности шума (25мкВ/ÖГц) и малого потребляемого тока (менее 200 мкА) акселерометр МЭМС ADXL355 обеспечивает уровень характеристик, сопоставимый с гораздо более дорогими продуктами, при меньшем энергопотреблении и меньшей общей стоимости решения.

Области применения

• Инерциальные измерительные модули (IMU)/курсовые системы (AHRS)
• Системы стабилизации платформ
• Мониторинг целостности конструкций
• Визуализация данных сейсмической активности
• Измерение отклонения
• Робототехника
• Мониторинг рабочих условий

ADXL356 и ADXL357– это обладающие низкой плотностью шума, малым дрейфом смещения нуля (0g), низким энергопотреблением и выбираемыми диапазонами измерения трехосевые акселерометры с аналоговым и цифровым выходом, соответственно. ADXL356B поддерживает измерение в диапазонах ±10 g и ±20 g, ADXL356C поддерживает измерение в диапазонах ±10 g и ±40 g, а ADXL357 поддерживает измерение в диапазонах ±10.24 g, ±20.48 g и ±40.96 g.

ADXL356/ADXL357 обеспечивают наилучшие в отрасли характеристики шума, дрейфа смещения в температурном диапазоне и долговременной стабильности, что позволяет создавать на их основе прецизионные устройства, требующие минимальной калибровки.

Благодаря малому дрейфу, низкому шуму и малому энергопотреблению ADXL357 делает возможным точное измерение отклонения в условиях с высоким уровнем вибрации, например, в составе авиационных инерциальных измерительных модулей. Низкий шум ADXL356 в области высоких частот делает данный компонент идеальным выбором для беспроводного мониторинга рабочих условий.

Для обозначения многофункциональных выводов ADXL357 в техническом описание может использоваться только наименование конкретной обсуждаемой функции.

Области применения

• Инерциальные измерительные модули (IMU)/курсовые системы (AHRS)
• Системы стабилизации платформ
• Мониторинг целостности конструкций
• Визуализация данных сейсмической активности
• Измерение отклонения
• Робототехника
• Мониторинг рабочих условий

ADXL356 и ADXL357 – это обладающие низкой плотностью шума, малым дрейфом смещения нуля (0g), низким энергопотреблением и выбираемыми диапазонами измерения трехосевые акселерометры с аналоговым и цифровым выходом, соответственно. ADXL356B поддерживает измерение в диапазонах ±10 g и ±20 g, ADXL356C поддерживает измерение в диапазонах ±10 g и ±40 g, а ADXL357 поддерживает измерение в диапазонах ±10.24 g, ±20.48 g и ±40.96 g.

ADXL356/ADXL357 обеспечивают наилучшие в отрасли характеристики шума, дрейфа смещения в температурном диапазоне и долговременной стабильности, что позволяет создавать на их основе прецизионные устройства, требующие минимальной калибровки.

Благодаря малому дрейфу, низкому шуму и малому энергопотреблению ADXL357 делает возможным точное измерение отклонения в условиях с высоким уровнем вибрации, например, в составе авиационных инерциальных измерительных модулей. Низкий шум ADXL356 в области высоких частот делает данный компонент идеальным выбором для беспроводного мониторинга рабочих условий.

Для обозначения многофункциональных выводов ADXL357 в техническом описание может использоваться только наименование конкретной обсуждаемой функции интерфейса SPI или I²C.

Области применения

• Инерциальные измерительные модули (IMU)/курсовые системы (AHRS)
• Системы стабилизации платформ
• Мониторинг целостности конструкций
• Визуализация данных сейсмической активности
• Измерение отклонения
• Робототехника
• Мониторинг рабочих условий

AD4000/AD4004/AD4008 – это обладающие низким шумом и низким энергопотреблением, быстродействующие, прецизионные 16-разрядные аналого-цифровой преобразователи (АЦП) последовательного приближения (successive approximation register, SAR). Благодаря высокому быстродействию достигается высокая точность дискретизации высокочастотных сигналов и обеспечивается децимация (прореживание) для достижения более высокого отношения сигнал/шум, при этом сложность антиалайзингового фильтра уменьшается.

Он содержит ряд функций, которые сокращают энергопотребление сигнальной цепочки, уменьшают ее сложность и позволяют увеличить плотность каналов в системе. Высокоимпедансный режим совместно с длительной фазой захвата избавляют от необходимости в отдельном быстродействующем драйвере АЦП с высоким энергопотреблением, расширяя диапазон малопотребляющих прецизионных усилителей, которые могут использоваться для интерфейса с АЦП, поддерживая, при этом, оптимальный уровень характеристик. Функция Easy Drive расширяет выбор внешних схем, способных выступать в роли драйвера для этих АЦП (см. рисунок 2). Функция компрессии входного диапазона позволяет АЦП и усилителю-драйверу работать от общего напряжения питания без необходимости в применении отрицательного напряжения, не уменьшая диапазон преобразования АЦП. Низкая требуемая частота последовательного периферийного интерфейса сокращает мощность, потребляемую цепями цифрового ввода/вывода, расширяет спектр совместимых процессоров и упрощает задачу передачи данных через изоляционный барьер.

Низкая тактовая частота последовательного периферийного интерфейса SPI (70 МГц для AD4000 при быстродействии 2 MSPS в турбо-режиме) снижает энергопотребление цифровых линий ввода/вывода, расширяет возможности процессора и упрощает задачу передачи данных через средства цифровой изоляции.

Совместимый с SPI универсальный последовательный интерфейс имеет семь различных рабочих режимов, включая возможность объединять несколько АЦП в цепочку с последовательным опросом на одной трёхпроводной шине, используя вход SDI, а также опциональный сигнал индикатора занятости. Благодаря отдельному напряжению питания VIO AD4000/AD4004/AD4008 поддерживают совместимость с логическими схемами, имеющими питание 1.8 В, 2.5 В, 3 В и 5 В.

Области применения

• Автоматическое тестовое оборудование
• Автоматизация механизмов
• Медицинское оборудование
• Оборудование с питанием от батарей
• Прецизионные системы сбора данных

ADAQ7980/ADAQ7988 - это системы сбора данных μModule^® на базе 16-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), которые представляют собой предназначенную для широкого спектра областей применения систему в корпусе (system in package, SiP) с четырьмя интегрированными типовыми блоками преобразования и обработки сигнала. Они включают в себя большинство критических пассивных компонентов, позволяя преодолеть многие сложности, возникающие при проектировании традиционных сигнальных цепочек с АЦП последовательного приближения (successive approximation register, SAR). Эти пассивные компоненты играют ключевую роль в достижении заявленных характеристик продуктов.

ADAQ7980/ADAQ7988 содержат обладающий повышенной точностью, малопотребляющий 16-разрядный АЦП последовательного приближения, малопотребляющий, широкополосный драйвер АЦП с высоким входным импедансом, малопотребляющий буфер стабильного опорного напряжения и энергоэффективный блок управления питанием. Эти продукты, выпускаемые в миниатюрном корпусе LGA с габаритами 5 мм × 4 мм, упрощают процесс проектирования систем сбора данных. Уровень системной интеграции ADAQ7980/ADAQ7988 позволяет преодолеть многие трудности проектирования. В то же время, продукты предоставляют возможность конфигурирования петли обратной связи драйвера АЦП для регулировки коэффициента усиления и/или синфазного напряжения. Набор из четырех напряжений питания обеспечивает оптимальные характеристики системы. ADAQ7980/ADAQ7988 также поддерживают работу от одного напряжения питания с минимальным влиянием на рабочие спецификации.

В компактном форм-факторе ADAQ7980/ADAQ7988 с размерами, как у корпусов интегральных схем, интегрированы ключевые компоненты, которые обычно используются в проектах сигнальных цепочек систем для сбора данных. Продукты семейства μModule переносят задачу выбора компонентов, оптимизации и проектирования топологии с разработчика на устройство, сокращая за счет этого общее время разработки и отладки системы, что, в конечном итоге, влечет сокращение полного цикла от задумки концепции до выхода решения на рынок.

Совместимый с SPI (serial peripheral interface) последовательный интерфейс поддерживает возможность объединения нескольких устройств в цепочку с последовательным опросом на одной трехпроводной шине и имеет опциональный сигнал индикатора занятости. Пользовательский интерфейс совместим с логическими уровнями 1.8 В, 2.5 В, 3 В или 5 В.

Заявленные характеристики продуктов гарантированно обеспечиваются в диапазоне температур от −55°C до +125°C.

Области применения

• Оборудование для автоматического тестирования
• Измерительные приборы с питанием от батарей
• Системы связи
• Системы сбора данных
• Управление технологическими процессами
• Медицинская измерительная техника

AD7768/AD7768-4 – это восьмиканальный и четырехканальный Σ-Δ аналого-цифровые преобразователи (АЦП) одновременной выборки с Σ-Δ модулятором и цифровым фильтром в каждом канале, которые обеспечивают синхронную дискретизацию статических и динамических сигналов.

AD7768/AD7768-4 способны поддерживать динамический диапазон 108 дБ при максимальной полосе входного сигнала 110.8 кГц и обладает типичной интегральной нелинейностью (INL) ±2 ppm, напряжением смещения ±50 мкВ и погрешностью коэффициента усиления ±30 ppm.

При работе с AD7768/AD7768-4 пользователь может управлять соотношением входной полосы, частотой обновления выходных данных и рассеиваемой мощностью, выбирая один из трех рабочих режимов с учетом требований к уровню шума и энергопотреблению. Возможности конфигурирования позволяют превратить AD7768/AD7768-4 в переиспользуемую платформу для малопотребляющих модулей измерения статических сигналов и высокопроизводительных модулей измерения динамических сигналов.

AD7768/AD7768-4 имеют три рабочих режима: высокоскоростной режим (256 kSPS максимум, ширина полосы аналогового входа 110.8 кГц, 51.5 мВт на канал), медианный режим (128 kSPS максимум, ширина полосы аналогового входа 55.4 кГц, 27.5 мВт на канал) и экономичный режим (32 kSPS максимум, ширина полосы аналогового входа 13.8 кГц, 9.375 мВт на канал).

AD7768/AD7768-4 предоставляют широкие возможности цифровой фильтрации при помощи широкополосного фильтра нижних частот для устранения спектральных наложений, который обладает неравномерностью в полосе пропускания ±0.005 дБ, быстрым спадом передаточной характеристики и ослаблением 105 дБ на частоте Найквиста.

Широкополосный фильтр с линейной фазой может использоваться для измерений в частотной области. Этот фильтр имеет плоскую вершину (неравномерность ±0.005 дБ) в полосе пропускания от нуля до 102.4 кГц при 256 kSPS, от нуля до 51.2 кГц при 128 kSPS, и от нуля до 12.8 кГц при 32 kSPS.

AD7768/AD7768-4 также содержат фильтр с характеристикой sinc (sinc5), который обеспечивает малую задержку при изменении узкополосных сигналов с низким уровнем шума. Выбор используемых фильтров может осуществляться независимо для каждого из каналов.

При работе с фильтрами пользователь может расширять динамический диапазон, устанавливая коэффициент децимация равный ×32, ×64, ×128, ×256, ×512 или ×1024. За счет управления коэффициентом децимации достигается оптимизация характеристик шума в соответствии с требуемой полосой обработки входного сигнала.

В каждом канале АЦП интегрированы аналоговые схемы, упрощающие проектирование системы, например, буфер предварительного заряда на каждом аналоговом входе, который сокращает ток во входном канале, и буфер предварительного заряда для опорного напряжения, который сокращает входной ток и уровень импульсных бросков на опорных входах.

Компонент работает с напряжениями питания AVDD1A и AVDD1B, равными 5 В, напряжениями питания AVDD2A и AVDD2B в диапазоне от 2.25 В до 5.0 В и напряжением питания IOVDD  в диапазоне от 2.5 В до 3.3 В, либо 1.8 В (конкретные требования при работе с напряжением IOVDD, равным 1.8 В, см. в разделе "IOVDD 1.8 V  Operation" технического описания).

Устройство требует использования внешнего источника опорного напряжения; абсолютный диапазон входного опорного напряжения от 1 В до AVDD1 − AVSS.

Области применения

• Системы сбора данных: USB/PXI/Ethernet
• Контуры управления в измерительных устройствах и промышленном оборудовании
• Контрольно-измерительная аппаратура для аудиосигналов
• Контроль уровня вибраций и состояния механизмов
• Анализ качества напряжения в трехфазных цепях
• Звуковая эхолокация
• Прецизионная медицинская техника (приборы ЭЭГ/ЭМГ/ЭКГ)

AD7768-1 — это малопотребляющий, высококачественный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на основе Σ-Δ модулятора и цифрового фильтра, предназначенный для прецизионного преобразования статических и динамических сигналов. Компонент представляет собой одноканальную версию восьмиканального Σ-Δ АЦП с одновременной выборкой AD7768. AD7768-1 предоставляет пользователю единую конфигурируемую, переиспользуемую платформу для сбора данных. Эта платформа устанавливает новый стандарт статических и динамических погрешностей измерений и позволяет разработчикам промышленных и измерительных систем создавать разнообразные варианты устройств для схем с гальванической развязкой и без нее.

При частоте дискретизации 256 kSPS и использовании цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ), обладающего малым уровнем пульсаций и полосой пропускания 110.8 кГц, AD7768-1 способен поддерживать динамический диапазон 108.5 дБ в сочетании с уровнем интегральной нелинейности (INL) ±1.1 ppm, погрешностью смещения  ±30 мкВ и погрешностью коэффициента усиления ±30 ppm.

Для работы с сигналами в расширенной полосе частот, при частоте Найквиста до 500 кГц, компонент имеет фильтр sinc5 с частотой среза по уровню −3 дБ, равной 204 кГц.

При работе с AD7768-1 пользователь имеет возможность управлять соотношением входной полосы, частоты выходных данных и рассеиваемой мощности. Эта особенность AD7768-1 позволяет производить динамический анализ изменяющегося входного сигнала, что делает компонент особенно полезным для универсальных систем сбора данных. Выбирая один из трех доступных режимов энергопотребления разработчик может достигнуть требуемых показателей уровня шума, минимизируя при этом потребляемую мощность. Архитектура AD7768-1 является уникальной в том смысле, что компонент превращается в конфигурируемую, переиспользуемую платформу как для малопотребляющих модулей измерения статических сигналов, так и для высокопроизводительных модулей измерения динамических сигналов.

AD7768-1 поддерживает оптимальный баланс статических и динамических характеристик, с одной стороны, и превосходной энергоэффективности, с другой стороны. Компонент имеет три рабочих режима, позволяющих управлять соотношением полосы входного сигнала и потребляемой мощности:

• В высокоскоростном режиме пользователь может выбрать фильтр с характеристикой sinc, обеспечивающий быстродействие до 256 kSPS и ширину полосы 52.2 кГц при потребляемой мощности 26.4 мВт, либо КИХ фильтр, обеспечивающий быстродействие до 256 kSPS и ширину полосы 110.8 кГц при потребляемой мощности 36.8 мВт.
• В медианном режиме пользователю доступен КИХ фильтр с быстродействием до 128 kSPS и шириной полосы 55.4 кГц при потребляемой мощности 19.7 мВт.
• В режиме низкой мощности пользователю доступен КИХ фильтр с быстродействием до 32 kSPS и шириной полосы 13.85 кГц при потребляемой мощности 6.75 мВт.

AD7768-1 обеспечивает обширные возможности цифровой фильтрации для удовлетворения широкого диапазона системных требований. Используя встроенные фильтры, пользователь может конфигурировать компонент для проведения измерений с жестким контролем погрешности коэффициента усиления по частоте, с линейной фазовой характеристикой (прямоугольный фильтр) или с малой задержкой (фильтры sinc5 или sinc3) для применения в контурах управления. Кроме того компонент можно сконфигурировать для измерения статических входных сигналов при помощи фильтра sinc3 с подавлением частоты сети 50 Гц или 60 Гц. Все фильтры имеют программируемый коэффициент децимации.

Для пользователей, которым необходима частота выходных данных, превышающая доступную при работе с КИХ фильтром с малой неравномерностью, имеется тракт с фильтром sinc5, работающий на частоте 1.024 МГц. Данный тракт обладает высоким шумом квантования и, поэтому, наиболее подходит для пользователей, которым требуется минимальная задержка при использовании в контурах управления, или которые реализуют собственные схемы цифровой фильтрации во внешней микросхеме программируемой логики (FPGA) или цифровом сигнальном процессоре (DSP).

Компонент предоставляет следующие варианты цифровых фильтров:

• КИХ фильтр с малой неравномерностью (неравномерность в полосе пропускания ±0.005 дБ на частотах до 102.4 кГц).
• Фильтр sinc5 с малой задержкой, обеспечивающий частоту данных до 1.024 МГц для увеличения скорости отклика в контурах управления.
• Фильтр sinc3 с малой задержкой, который является полностью программируемым и обеспечивает возможность подавления частоты 50 Гц/60 Гц.

Встроенные в AD7768-1 аналоговые схемы значительно упрощают процесс проектирования во всех возможных областях применения. Буфер предварительного заряда на каждом аналоговом входе уменьшает аналоговый входной ток по сравнению с конкурирующими продуктами, облегчая задачу для внешнего входного усилителя-драйвера.

Полнофункциональный буфер на входе опорного напряжения уменьшает входной ток, обеспечивая высокий импеданс для внешнего источника и устраняя влияние на внешний измерительный резистор, используемый в цепи опорного напряжения в схемах с относительными измерениями.

Компонент работает с напряжениями питания AVDD1 − AVSS = 5.0 В, AVDD2 − AVSS = 2.0 В ... 5.0 В и IOVDD − DGND = 1.8 В ... 3.3 В.

В режиме малой мощности выводы питания AVDD1, AVDD2 и IOVDD можно подключить к одному источнику напряжения 3.3 В.

Для работы с компонентом необходимо внешнее опорное напряжение. Допустимый диапазон входного опорного напряжения (REF_IN) — от  1 В до AVDD1 − AVSS.

Гарантированный рабочий температурный диапазон составляет от −40°C до +125°C. Компонент выпускается в 28-выводном корпусе LFCSP, имеющем габариты 4 мм × 5 мм.

Обратите внимание, что для обозначения многофункциональных выводов, например, XTAL2/MCLK, в техническом описании может использоваться как полное наименование, так и наименование отдельно взятой обсуждаемой функции, например, MCLK.

Области применения

• Платформа аналого-цифрового преобразования для проведения разнообразных измерений с различными типами датчиков
  • Измерение вибраций, акустические измерения и исследование материалов
  • Схемы управления и программно-аппаратная верификация (hardware in loop)
  • Мониторинг рабочего состояния при диагностическом обслуживании
  • Контрольно-измерительная аппаратура для электросетей
  • Измерение тока, измерение напряжения и тестирование аудиосистем
  • Клинические аппараты мониторинга основных показателей жизнедеятельности (ЭЭГ, ЭМГ и ЭКГ)
  • Модульные системы сбора данных с интерфейсами USB, PXI и Ethernet
  • Модульные системы сбора данных с межканальной развязкой

The AD7386/AD7387/AD7388 are 16-bit, 14-bit, and 12-bit dual, simultaneous sampling, high speed, successive approximation register (SAR), analog-to-digital converters (ADCs) that operate from a 3.0 V to 3.6 V power supply and feature throughput rates of up to 4 MSPS. The analog input types are single-ended and are sampled and converted on the falling edge of CS.

The AD7386/AD7387/AD7388 have an on-chip sequencer and integrated on-chip oversampling block to improve dynamic range and reduce noise at lower bandwidths. Abuffered internal 2.5 V reference is included. Alternatively, an external reference up to 3.3 V can be used. The conversion process and data acquisition use standard control inputs, allowing interfacing to microprocessors or digital signal processors (DSPs). The AD7386 is compatible with 1.8 V, 2.5 V, and 3.3 V interfaces by using the separate logic supply.

The AD7386/AD7387/AD7388 are available in a 16-lead LFCSP with operation specified from −40°C to +125°C.

Product Highlights

1. 4-channel, dual simultaneous sampling ADC.
2. Pin-compatible product family.
3. High 4 MSPS throughput rate.
4. Space-saving 3 mm × 3 mm LFCSP.
5. Integrated oversampling block to increase dynamic range and SNR and to reduce SCLK speed requirements.
6. Single-ended analog inputs.
7. Small sampling capacitor reduces amplifier drive burden.

Applications

• Motor control position feedback
• Motor control current sense
• Sonar
• Power quality
• Data acquisition systems
• Erbium doped fiber amplifier (EDFA) applications
• Inphase and quadrature demodulation