Analisi approfondita dei convertitori analogico-digitale ad alta precisione ΔΣ

^{V. Descrizione della configurazione dei pin del package5 settembre 2025 News — Con la crescente domanda di misurazioni di precisione nell'automazione industriale e nelle applicazioni IoT, i convertitori analogico-digitali ad alta risoluzione sono diventati componenti fondamentali di vari sistemi di rilevamento. Il convertitore analogico-digitale ADS1230IPWR a 24 bit ΔΣ, con le sue eccezionali prestazioni di rumore e le caratteristiche a basso consumo, fornisce soluzioni affidabili per la conversione del segnale per la pesatura di precisione, il rilevamento della pressione e le applicazioni di misurazione industriale. Il dispositivo supporta un'ampia gamma di alimentazione da 2,7 V a 5,3 V, integra un amplificatore a guadagno programmabile e un oscillatore interno e raggiunge fino a 23,5 bit effettivi a una velocità di uscita di 10 SPS.}

^{1. Prestazioni di conversione ad alta precisione
L'ADS1230IPWR utilizza un'avanzata tecnologia di modulazione ΔΣ per fornire una precisione a 24 bit senza codici mancanti. A una velocità di uscita dati di 10 SPS, raggiunge 23,5 bit effettivi di risoluzione, soddisfacendo i severi requisiti delle applicazioni di pesatura di precisione e di misurazione della pressione. L'amplificatore a guadagno programmabile (PGA) a basso rumore integrato nel dispositivo garantisce l'integrità del segnale durante l'amplificazione di segnali deboli.} 

^{2. Design integrato
Questo ADC integra un front-end di misurazione completo, tra cui un amplificatore a guadagno programmabile, un modulatore ΔΣ di secondo ordine e un filtro digitale. L'oscillatore interno elimina la necessità di componenti di clock esterni, semplificando ulteriormente la progettazione del sistema. Il dispositivo fornisce anche funzionalità aggiuntive come un sensore di temperatura e una modalità di spegnimento.}

^{3.Caratteristiche a basso consumo
Utilizzando un'architettura proprietaria a basso consumo, consuma solo 1,3 mW tipicamente a una tensione di alimentazione di 5 V. Supporta più modalità di risparmio energetico, tra cui le modalità standby e di spegnimento, estendendo significativamente il tempo di esecuzione nelle applicazioni alimentate a batteria.}

^{Secondo i dati di test del produttore, l'ADS1230IPWR dimostra eccellenti prestazioni di rumore in condizioni operative tipiche. Le condizioni di test sono: temperatura ambiente +25°C, tensione di alimentazione analogica (AVDD) e tensione di alimentazione digitale (DVDD) entrambe a 5 V, tensione di riferimento (REFP) a 5 V e riferimento negativo (REFN) collegato alla massa analogica (AGND).}

^{Analisi delle prestazioni di rumore
Figura 1: Prestazioni di rumore a 10 SPS di velocità dati}

^{Impostazione del guadagno: PGA = 64}

^{Velocità di uscita dati: 10 SPS}

^{Prestazioni di rumore: la fluttuazione del codice di uscita rimane entro ±2 LSB}

^{Caratteristica: stabilità estremamente elevata in modalità di campionamento a bassa velocità, adatta per applicazioni di misurazione ad alta precisione}

^{Figura 2: Prestazioni di rumore a 80 SPS di velocità dati}

^{Impostazione del guadagno: PGA = 64}

^{Velocità di uscita dati: 80 SPS}

^{Prestazioni di rumore: la fluttuazione del codice di uscita è di circa ±4 LSB}

^{Caratteristica: mantiene buone prestazioni di rumore anche a velocità di campionamento più elevate, soddisfacendo i requisiti di misurazione rapida}

^{Riepilogo delle prestazioni}

^{Il dispositivo mostra eccellenti caratteristiche di rumore con l'impostazione di guadagno elevato di PGA=64, sia a velocità dati di 10 SPS che di 80 SPS.}

^{La modalità 10 SPS dimostra prestazioni di rumore superiori, rendendola ideale per applicazioni con requisiti di precisione estremamente elevati.}

^{La modalità 80 SPS offre un buon equilibrio tra velocità e precisione, adatta per applicazioni che richiedono velocità di campionamento più elevate.}

^{I dati di test confermano l'affidabilità e la stabilità del dispositivo nelle applicazioni di misurazione di precisione.}

^{Queste caratteristiche rendono l'ADS1230IPWR particolarmente adatto per applicazioni che richiedono una conversione analogico-digitale ad alta precisione, come bilance elettroniche, sensori di pressione e controllo dei processi industriali.}

^{1. Canale di elaborazione del segnale}

^{Ingresso differenziale: AINP/AINN si collegano direttamente ai segnali del sensore}

^{Guadagno programmabile: opzioni di guadagno 64/128× per ottimizzare l'amplificazione di segnali deboli}

^{Conversione ad alta precisione: il modulatore ΔΣ raggiunge una conversione a 24 bit senza codici mancanti}

^{2. Riferimento e clock}

^{Ingresso di riferimento: REFP/REFN supportano sorgenti di riferimento esterne}

^{Sistema di clock: l'oscillatore integrato supporta velocità selezionabili di 10/80 SPS}

3. Progettazione dell'alimentazione

Alimentazione indipendente: AVDD (Analogico) e DVDD (Digitale) con ingressi di alimentazione separati

Separazione della massa: AGND e DGND con messa a terra indipendente per ridurre le interferenze di rumore

^{4. Vantaggi principali}

^{Elevata integrazione: riduce i requisiti dei componenti esterni}

^{Progettazione a basso rumore: rumore < ±2 LSB a PGA=64}

^{Funzionamento a basso consumo: consumo energetico tipico di 1,3 mW}

^{Configurazione flessibile: guadagno e velocità dati programmabili}

^{Questa architettura fornisce una soluzione front-end completa per la misurazione di precisione, particolarmente adatta per applicazioni di pesatura e rilevamento della pressione.}

^{Descrizione della struttura del circuito}
 

^{L'ADS1230IPWR adotta un design di ingresso di tensione di riferimento differenziale, composto da due terminali di ingresso principali:}

Caratteristiche principali del design

^{1. Ingresso ad alta impedenza:}

^{Gli ingressi di riferimento presentano un design ad alta impedenza}

^{Riduce al minimo gli effetti di carico sulla sorgente di riferimento}

^{Garantisce la stabilità della tensione di riferimento}

^{2. Vantaggi dell'architettura differenziale:}

^{Sopprime le interferenze di rumore in modo comune}

^{Migliora il rapporto di reiezione del rumore della tensione di riferimento}

^{Supporta applicazioni di riferimento flottante}

^{3. Requisiti di disaccoppiamento}

^{Un condensatore di disaccoppiamento deve essere configurato tra REFP e REFN}

^{Consigliato: condensatore al tantalio da 10μF in parallelo con un condensatore ceramico da 100nF}

^{Sopprime efficacemente il rumore dell'alimentazione}

^{Caratteristiche operative}

^{Gamma di ingresso: la differenza di tensione di riferimento (REFP - REFN) determina la scala completa dell'ADC}

^{Caratteristica di impedenza: impedenza di ingresso tipica >1MΩ}

^{Impatto della deriva termica: la deriva termica della sorgente di riferimento influisce direttamente sulla precisione della conversione}

^{Pin di gestione dell'alimentazione:}

^{Pin 1 (DVDD): terminale positivo dell'alimentazione digitale. Intervallo di tensione operativa: 2,7-5,3 V}

^{Pin 2 (DGND): massa digitale}

^{Pin 12 (AVDD): terminale positivo dell'alimentazione analogica. Intervallo di tensione operativa: 2,7-5,3 V}

^{Pin 11 (AGND): massa analogica}

^{Pin di interfaccia analogica:}

^{Pin 7 (AINP): ingresso non invertente del segnale analogico}

^{Pin 8 (AINN): ingresso invertente del segnale analogico}

^{Pin 10 (REFP): ingresso positivo della tensione di riferimento}

^{Pin 9 (REFN): ingresso negativo della tensione di riferimento}

^{Pin 5-6 (CAP): collegamento del condensatore di disaccoppiamento di riferimento}

^{Caratteristiche del package}

^{Tipo: TSSOP-16}

^{Passo dei pin: 0,65 mm}

^{Dimensioni: 5,0×4,4 mm}

^{Intervallo di temperatura: da -40℃ a +105℃}

^{Punti chiave del design}

^{Le alimentazioni analogiche/digitali richiedono sorgenti di alimentazione indipendenti}

^{Le sorgenti di riferimento devono adottare un design a basso rumore}

^{Si consiglia il collegamento in parallelo di condensatori di disaccoppiamento da 0,1μF ai pin AVDD/DVDD}

^{Le tracce analogiche devono essere tenute lontane dai percorsi dei segnali digitali}

^{Questa configurazione fornisce una soluzione di interfaccia completa per applicazioni ADC ad alta precisione, particolarmente adatta per sistemi di pesatura e applicazioni di misurazione con sensori.}

^{Circuito filtro con condensatore di bypass}

^{Il dispositivo costruisce un filtro passa-basso utilizzando un condensatore esterno e una resistenza interna:}

^{1. Componente esterno: condensatore di bypass da 0,1μF (C_EXT)}

^{2. Struttura interna: resistenza integrata da 2kΩ (R_INT)}

^{3. Caratteristiche del filtro: forma un filtro passa-basso del primo ordine}

^{4. Frequenza di taglio: calcolata come}

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

^{6. Ruolo funzionale: sopprime efficacemente il rumore ad alta frequenza e migliora la qualità del segnale analogico}

^{Architettura dell'amplificatore a guadagno programmabile (PGA)}

^{Il PGA adotta una struttura di design completamente differenziale:}

^{1. Metodo di ingresso: supporta l'ingresso del segnale differenziale}

^{2. Configurazione del guadagno: moltiplicatore di guadagno selezionato tramite pin esterni}

^{3. Elaborazione del segnale: utilizza la tecnologia di stabilizzazione chopper per ridurre la tensione di offset}

^{4. Ottimizzazione del rumore: rete di filtraggio integrata per ottimizzare le prestazioni del rumore}

^{Caratteristiche operative}

^{Il filtro passa-basso sopprime efficacemente il rumore ad alta frequenza ≥800Hz}

^{Il PGA fornisce un elevato rapporto di reiezione di modo comune (CMRR)}

^{L'architettura complessiva migliora significativamente le prestazioni del rumore della catena del segnale}

^{Adatto per scenari di amplificazione di segnali deboli come le applicazioni di celle di carico}

^{Raccomandazioni di progettazione}

^{Utilizzare condensatori ceramici con caratteristiche di temperatura stabili}

^{Ridurre al minimo la lunghezza dei conduttori dei condensatori}

^{Consiglia condensatori dielettrici X7R o X5R}

^{Posizionare i condensatori il più vicino possibile ai pin del dispositivo durante il layout}

^{Composizione della struttura del circuito
Il sistema di clock adotta un'architettura di design a doppia modalità, comprendente i seguenti moduli principali:}

^{Oscillatore interno}

^{Frequenza principale: oscillatore RC da 76,8 kHz}

^{Controllo di abilitazione: attivato/disattivato tramite segnale EN}

^{Rilevamento automatico: il modulo CLK_DETECT monitora lo stato del clock}

^{Interfaccia clock esterna}

^{Pin di ingresso: CLKIN supporta l'ingresso del clock esterno}

^{Compatibilità: compatibile con sorgenti di clock a onda quadra o sinusoidale}

^{Requisiti di livello: compatibile con il livello CMOS/TTL}

^{Interruttore di selezione}

^{Multiplexer (MUX): il segnale di controllo S0 seleziona il canale}

^{Logica di commutazione: seleziona la sorgente di clock interna o esterna in base alla configurazione}

^{Percorso di uscita: trasmette il clock selezionato al convertitore ADC}

Modalità operative

Metodo di configurazione

Controllato tramite un registro di configurazione dedicato:

• ^{Bit di controllo S0: seleziona la sorgente di clock (0 = interno, 1 = esterno)}
• ^{Bit di abilitazione EN: controllo di abilitazione dell'oscillatore interno}
• ^{Rilevamento dello stato: CLK_DETECT fornisce il monitoraggio dello stato del clock}

^{Raccomandazioni di progettazione}

• ^{Quando si utilizza un clock esterno, si consiglia di aggiungere un buffer}
• ^{Le tracce del clock devono essere tenute lontane dai percorsi dei segnali analogici}
• ^{Un piccolo condensatore di accoppiamento deve essere aggiunto al pin CLKIN}
• ^{Per requisiti di temporizzazione precisi, è possibile utilizzare un oscillatore a cristallo esterno}

^{​Questa architettura di clock fornisce una soluzione di clock flessibile e stabile per l'ADC, soddisfacendo sia le esigenze di praticità delle applicazioni generali che i requisiti di sincronizzazione del clock esterno delle applicazioni ad alta precisione.}

• ^{Per l'approvvigionamento o ulteriori informazioni sul prodotto, contattare: 86-0775-13434437778,}

^{Oppure visitare il sito Web ufficiale:https://mao.ecer.com/test/icsmodules.com/,Visita la pagina del prodotto ECER per i dettagli: [链接]}