Tiefgehende Analyse hochpräziser ΔΣ Analog-Digital-Wandler

^{V. Beschreibung der Package-Pin-KonfigurationSeptember 5, 2025 News — Mit der steigenden Nachfrage nach Präzisionsmessungen in der industriellen Automatisierung und IoT-Anwendungen sind hochauflösende Analog-Digital-Wandler zu Kernkomponenten verschiedener Sensorsysteme geworden. Der 24-Bit-ΔΣ-Analog-Digital-Wandler ADS1230IPWR bietet mit seiner außergewöhnlichen Rauschleistung und seinen Niedrigleistungsmerkmalen zuverlässige Signalwandlungslösungen für Präzisionswägung, Druckdetektion und industrielle Messanwendungen. Das Gerät unterstützt einen weiten Spannungsversorgungsbereich von 2,7 V bis 5,3 V, integriert einen programmierbaren Verstärker und einen internen Oszillator und erreicht bis zu 23,5 effektive Bits bei einer 10SPS-Ausgaberate.}

^{1. Hochpräzise Wandlungsleistung
Der ADS1230IPWR verwendet fortschrittliche ΔΣ-Modulationstechnologie, um eine 24-Bit-Genauigkeit ohne fehlende Codes zu liefern. Bei einer Datenausgaberate von 10 SPS erreicht er 23,5 effektive Bits Auflösung und erfüllt damit die strengen Anforderungen von Präzisionswäge- und Druckmessanwendungen. Der eingebaute rauschsarme PGA gewährleistet die Signalintegrität während der Kleinsignalverstärkung.} 

^{2. Integriertes Design
Dieser ADC integriert ein komplettes Mess-Frontend, einschließlich eines programmierbaren Verstärkers, eines ΔΣ-Modulators zweiter Ordnung und eines digitalen Filters. Der interne Oszillator macht externe Taktkomponenten überflüssig und vereinfacht so das Systemdesign weiter. Das Gerät bietet außerdem zusätzliche Funktionen wie einen Temperatursensor und einen Power-Down-Modus.}

^{3.Niedrigleistungsmerkmale
Durch die Verwendung einer proprietären Niedrigleistungsarchitektur verbraucht er typischerweise nur 1,3 mW bei einer Versorgungsspannung von 5 V. Unterstützt mehrere Energiesparmodi, einschließlich Standby- und Power-Down-Modi, wodurch die Laufzeit in batteriebetriebenen Anwendungen erheblich verlängert wird.}

^{Gemäß den Testdaten des Herstellers zeigt der ADS1230IPWR unter typischen Betriebsbedingungen eine hervorragende Rauschleistung. Die Testbedingungen sind: Umgebungstemperatur +25°C, analoge Versorgungsspannung (AVDD) und digitale Versorgungsspannung (DVDD) beide bei 5 V, Referenzspannung (REFP) bei 5 V und Referenznegativ (REFN) mit analoger Masse (AGND) verbunden.}

^{Rauschanalyse
Abbildung 1: Rauschleistung bei 10 SPS Datenrate}

^{Verstärkungseinstellung: PGA = 64}

^{Datenausgaberate: 10 SPS}

^{Rauschleistung: Die Ausgangscode-Fluktuation bleibt innerhalb von ±2 LSB}

^{Merkmal: Extrem hohe Stabilität im Low-Speed-Sampling-Modus, geeignet für hochpräzise Messanwendungen}

^{Abbildung 2: Rauschleistung bei 80 SPS Datenrate}

^{Verstärkungseinstellung: PGA = 64}

^{Datenausgaberate: 80 SPS}

^{Rauschleistung: Die Ausgangscode-Fluktuation beträgt ungefähr ±4 LSB}

^{Merkmal: Behält eine gute Rauschleistung auch bei höheren Abtastraten bei und erfüllt so die Anforderungen an schnelle Messungen}

^{Leistungszusammenfassung}

^{Das Gerät weist bei der hohen Verstärkungseinstellung von PGA=64 hervorragende Rauscheigenschaften auf, egal ob bei 10 SPS oder 80 SPS Datenraten.}

^{Der 10SPS-Modus zeigt eine überlegene Rauschleistung und ist somit ideal für Anwendungen mit extrem hohen Präzisionsanforderungen.}

^{Der 80SPS-Modus bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit und eignet sich für Anwendungen, die schnellere Abtastraten erfordern.}

^{Testdaten bestätigen die Zuverlässigkeit und Stabilität des Geräts in Präzisionsmessanwendungen.}

^{Diese Eigenschaften machen den ADS1230IPWR besonders geeignet für Anwendungen, die eine hochpräzise Analog-Digital-Wandlung erfordern, wie z. B. elektronische Waagen, Drucksensoren und industrielle Prozesssteuerung.}

^{1. Signalverarbeitungskanal}

^{Differenzeingang: AINP/AINN direkt mit Sensorsignalen verbinden}

^{Programmierbare Verstärkung: 64/128× Verstärkungsoptionen zur Optimierung der Kleinsignalverstärkung}

^{Hochpräzise Wandlung: ΔΣ-Modulator erreicht 24-Bit-Wandlung ohne fehlende Codes}

^{2. Referenz und Takt}

^{Referenzeingang: REFP/REFN unterstützen externe Referenzquellen}

^{Taktsystem: Eingebauter Oszillator unterstützt wählbare 10/80 SPS-Raten}

3. Leistungsdesign

Unabhängige Stromversorgung: AVDD (Analog) und DVDD (Digital) mit separaten Stromeingängen

Mistentrennung: AGND und DGND mit unabhängiger Erdung zur Reduzierung von Störungen

^{4. Kernvorteile}

^{Hohe Integration: Reduziert die Anforderungen an externe Komponenten}

^{Rauscharme Ausführung: Rauschen < ±2 LSB bei PGA=64}

^{Niedriger Stromverbrauch: Typischer Stromverbrauch von 1,3 mW}

^{Flexible Konfiguration: Programmierbare Verstärkung und Datenrate}

^{Diese Architektur bietet eine komplette Frontend-Lösung für Präzisionsmessungen, insbesondere geeignet für Wäge- und Druckdetektionsanwendungen.}

^{Beschreibung der Schaltungsstruktur}
 

^{Der ADS1230IPWR verwendet ein differenzielles Referenzspannungseingangsdesign, das aus zwei Haupteingangsanschlüssen besteht:}

Kernkonstruktionsmerkmale

^{1. Hochohmiger Eingang:}

^{Referenzeingänge verfügen über ein hochohmiges Design}

^{Minimiert die Belastungseffekte auf die Referenzquelle}

^{Gewährleistet die Stabilität der Referenzspannung}

^{2. Vorteile der Differenzialarchitektur:}

^{Unterdrückt Gleichtaktstörungen}

^{Verbessert das Rauschunterdrückungsverhältnis der Referenzspannung}

^{Unterstützt Floating-Referenzanwendungen}

^{3. Entkopplungsanforderungen}

^{Zwischen REFP und REFN muss ein Entkopplungskondensator konfiguriert werden}

^{Empfohlen: 10μF Tantalkondensator parallel zu einem 100nF Keramikkondensator}

^{Unterdrückt effektiv Störungen der Stromversorgung}

^{Betriebsmerkmale}

^{Eingangsbereich: Die Referenzspannungsdifferenz (REFP - REFN) bestimmt den ADC-Vollausschlag}

^{Impedanzmerkmal: Typische Eingangsimpedanz >1 MΩ}

^{Auswirkungen der Temperaturdrift: Die Temperaturdrift der Referenzquelle wirkt sich direkt auf die Wandlungsgenauigkeit aus}

^{Stromversorgungs-Pins:}

^{Pin 1 (DVDD): Positiver Anschluss der digitalen Stromversorgung. Betriebsspannungsbereich: 2,7-5,3 V}

^{Pin 2 (DGND): Digitale Masse}

^{Pin 12 (AVDD): Positiver Anschluss der analogen Stromversorgung. Betriebsspannungsbereich: 2,7-5,3 V}

^{Pin 11 (AGND): Analoge Masse}

^{Analoge Schnittstellen-Pins:}

^{Pin 7 (AINP): Analoger, nicht invertierender Signaleingang}

^{Pin 8 (AINN): Analoger, invertierender Signaleingang}

^{Pin 10 (REFP): Positiver Eingang der Referenzspannung}

^{Pin 9 (REFN): Negativer Eingang der Referenzspannung}

^{Pins 5-6 (CAP): Anschluss des Referenz-Entkopplungskondensators}

^{Package-Eigenschaften}

^{Typ: TSSOP-16}

^{Pin-Abstand: 0,65 mm}

^{Abmessungen: 5,0×4,4 mm}

^{Temperaturbereich: -40℃ bis +105℃}

^{Design-Schlüsselpunkte}

^{Analoge/digitale Stromversorgungen erfordern unabhängige Stromquellen}

^{Referenzquellen sollten ein rauscharmes Design verwenden}

^{Empfehlen Sie die Parallelschaltung von 0,1μF Entkopplungskondensatoren an AVDD/DVDD-Pins}

^{Analoge Leiterbahnen sollten von digitalen Signalpfaden ferngehalten werden}

^{Diese Konfiguration bietet eine komplette Schnittstellenlösung für hochpräzise ADC-Anwendungen, insbesondere geeignet für Wägesysteme und Sensormessanwendungen.}

^{Bypass-Kondensator-Filter-Schaltung}

^{Das Gerät konstruiert einen Tiefpassfilter unter Verwendung eines externen Kondensators und eines internen Widerstands:}

^{1. Externe Komponente: 0,1μF Bypass-Kondensator (C_EXT)}

^{2. Interne Struktur: Integrierter 2kΩ Widerstand (R_INT)}

^{3. Filtereigenschaften: Bildet einen Tiefpassfilter erster Ordnung}

^{4. Grenzfrequenz: Berechnet als}

^{5. fc=12πRINTCEXT≈796Hzfc​=2πRINT​CEXT​1​≈796Hz}

^{6. Funktionale Rolle: Unterdrückt effektiv hochfrequentes Rauschen und verbessert die Qualität des analogen Signals}

^{Architektur des programmierbaren Verstärkers (PGA)}

^{Der PGA verwendet eine voll differenzielle Designstruktur:}

^{1. Eingabemethode: Unterstützt differenzielle Signaleingabe}

^{2. Verstärkungskonfiguration: Verstärkungsfaktor über externe Pins ausgewählt}

^{3. Signalverarbeitung: Verwendet Chopper-Stabilisierungstechnologie, um die Offsetspannung zu reduzieren}

^{4. Rauschoptimierung: Eingebautes Filternetzwerk zur Optimierung der Rauschleistung}

^{Betriebsmerkmale}

^{Der Tiefpassfilter unterdrückt effektiv hochfrequentes Rauschen ≥800 Hz}

^{Der PGA bietet ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR)}

^{Die Gesamtarchitektur verbessert die Rauschleistung der Signalkette erheblich}

^{Geeignet für Kleinsignalverstärkungsszenarien wie Wägezellenanwendungen}

^{Design-Empfehlungen}

^{Verwenden Sie Keramikkondensatoren mit stabilen Temperatureigenschaften}

^{Minimieren Sie die Kondensatoranschlusslänge}

^{Empfehlen Sie X7R- oder X5R-Dielektrikumskondensatoren}

^{Platzieren Sie Kondensatoren während des Layouts so nah wie möglich an den Geräte-Pins}

^{Zusammensetzung der Schaltungsstruktur
Das Taktsystem verwendet eine Dual-Mode-Designarchitektur, die aus den folgenden Hauptmodulen besteht:}

^{Interner Oszillator}

^{Kernfrequenz: 76,8 kHz RC-Oszillator}

^{Aktivierungskontrolle: Aktiviert/deaktiviert über EN-Signal}

^{Automatische Erkennung: CLK_DETECT-Modul überwacht den Taktstatus}

^{Externe Taktschnittstelle}

^{Eingangspin: CLKIN unterstützt externen Takteingang}

^{Kompatibilität: Kompatibel mit Rechteck- oder Sinuswellen-Taktquellen}

^{Pegelanforderungen: CMOS/TTL-Pegel kompatibel}

^{Auswahlschalter}

^{Multiplexer (MUX): S0-Steuersignal wählt den Kanal aus}

^{Schaltlogik: Wählt basierend auf der Konfiguration die interne oder externe Taktquelle aus}

^{Ausgabepfad: Überträgt den ausgewählten Takt an den ADC-Wandler}

Betriebsarten

Konfigurationsmethode

Gesteuert über ein dediziertes Konfigurationsregister:

• ^{S0-Steuerbit: Wählt die Taktquelle aus (0 = intern, 1 = extern)}
• ^{EN-Aktivierungsbit: Interne Oszillator-Aktivierungskontrolle}
• ^{Statusdetektion: CLK_DETECT bietet Taktstatusüberwachung}

^{Design-Empfehlungen}

• ^{Bei Verwendung eines externen Takts wird empfohlen, einen Puffer hinzuzufügen}
• ^{Taktpfade sollten von analogen Signalpfaden ferngehalten werden}
• ^{Ein kleiner Koppelkondensator sollte an den CLKIN-Pin angebracht werden}
• ^{Für präzise Timing-Anforderungen kann ein externer Quarzoszillator verwendet werden}

^{​Diese Taktarchitektur bietet eine flexible und stabile Taktlösung für den ADC, die sowohl den Komfortbedarf allgemeiner Anwendungen als auch die externen Taktsynchronisationsanforderungen von Hochpräzisionsanwendungen erfüllt.}

• ^{Für Beschaffung oder weitere Produktinformationen wenden Sie sich bitte an:86-0775-13434437778,}

^{Oder besuchen Sie die offizielle Website:https://mao.ecer.com/test/icsmodules.com/,Besuchen Sie die ECER-Produktseite für Details: [链接]}