AD7705BRZ-REEL 16 บิต Σ-Δ ADC: เทคนิค Deep Dive และตัวอย่างการใช้งาน

^{20 กันยายน 2025 ข่าว ราคารถยนต์และอุปกรณ์พกพาเครื่องแปลงอานาล็อกเป็นดิจิตัลความละเอียดสูง (ADC) กําลังกลายเป็นองค์ประกอบหลักของระบบการวัดความแม่นยําAD7705BRZ-REEL จาก Analog Devices Inc., ด้วยความแม่นยําของรหัส 16 บิท ไม่มีการหายไป, การบริโภคพลังงานต่ํา, และการบูรณาการสูงจําหน่ายวิธีการรับข้อมูลที่น่าเชื่อถือสูง สําหรับการติดตามเซ็นเซอร์ในยานการควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม และอุปกรณ์พกพา}

^{I. ชิปแนะนํา: AD7705BRZ-REEL
AD7705BRZ-REEL เป็น ADC Σ-Δ ขนาด 16 บิต ที่ใช้พลังงานต่ํา และถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัดสัญญาณแอนาล็อกความถี่ต่ํามันดิจิตอลสัญญาณที่อ่อนแอจากเซ็นเซอร์โดยตรง โดยไม่ต้องการวงจรปรับปรุงภายนอกที่ซับซ้อน, การปรับปรุงการออกแบบระบบและลดต้นทุนโดยรวม}

II การวิเคราะห์แผนภูมิบล็อกฟังก์ชัน

รายละเอียดของโมดูลฟังก์ชันหลัก

^{1.Analog หน้าปลาย}

^{มัลติเพล็กเซอร์ (MUX): รับผิดชอบในการเลือกช่องทางเข้า AD7705 มีช่องทางที่แตกต่างกันอย่างเต็มที่สองช่องทางMUX เลือกคู่ข้อมูล (AIN1+/AIN1-หรือ AIN2+/AIN2-) ที่จะนําไปสู่วงจรถัดไป โดยใช้สถิติการตั้งค่า.}

^{เครื่องกระตุ้นการเพิ่มอัตราการเขียนโปรแกรม (PGA): กระตุ้นสัญญาณอานาล็อกที่อ่อนแอที่ถูกเลือก (เช่นจากเทอร์โมคอปเปอร์หรือเซลล์ภาระ)การเพิ่มสามารถโปรแกรมจาก 1 ถึง 128 เพื่อรองรับสัญญาณเข้าของขนาดที่แตกต่างกัน.}

^{Σ-Δ Modulator: นี่คือแกนของ ADC ความแม่นยําสูง. มันแปลงความกระชับอัตราต่อเนื่องแบบแอนาล็อกที่กระตุ้นเป็นกระแสบิตความเร็วสูง (1-Bit Stream) ประกอบด้วย 1s และ 0s.ความหนาแน่นของ "1"s ในกระแสนี้เป็นสัดส่วนกับค่าเฉลี่ยของแรงดันทางเข้า.}

ส่วนการประมวลผลดิจิตอล

^{เครื่องกรองดิจิตอล: เปลี่ยนกระแส 1 บิต เป็นรหัสดิจิตอล 16 บิต, ควบคุมอัตราการออกเสียงและการปฏิเสธสายไฟฟ้า
โลจิกการควบคุม: รับคําสั่ง MCU ผ่านพอร์ตลําดับ การตั้งค่าโหมดการทํางานและเก็บการตั้งค่าทะเบียน
เครื่องวงจรนาฬิกา: ต้องการคริสตัลภายนอกเพื่อให้นาฬิกาหลัก}

^{อินเตอร์เฟซและการควบคุม}

^{อินเตอร์เฟซซีเรียล (SPI-compatible): รวมถึงชิปเลือก (CS), ชั่วโมงซีเรียล (SCLK), การใส่ข้อมูล (DIN) และการออกข้อมูล (DOUT) ปินสําหรับ MCU การสื่อสารนอกจากนี้ยังมีข้อมูลพร้อม (DRDY) ปินการออกแสดงเมื่อข้อมูลการแปลงใหม่มีให้อ่าน.}

^{การรีเซ็ต (RESET): ปิ้นรีเซ็ตของฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในการฟื้นฟูชิปสู่ภาวะการเปิดไฟแบบปกติ}

^{สรุปการไหลของสัญญาณ}

^{เส้นทางสัญญาณแอนาล็อก: สัญญาณเซ็นเซอร์ภายนอก → MUX → PGA → Σ-Δ โมดูเลอเตอร์ (แปลงเป็นกระแสดิจิตอล 1 บิต)}

^{เส้นทางสัญญาณดิจิตอล: แหล่งสัญญาณ 1 บิต → ฟิลเตอร์ดิจิตอล (แปลงเป็นข้อมูล 16 บิต) → โลจิกควบคุม → การออกสู่ MCU ผ่านอินเตอร์เฟซซีเรียล}

^{III. การจัดตั้ง Pin และคําอธิบายการทํางาน}

^{หมายเหตุสําคัญ:}

^{1พินพลังงาน: VDD (พลังงานบวก, + 3V ถึง + 5.25V) และ GND ปกติตั้งอยู่ด้านข้างหรือด้านล่างของแพคเกจและไม่ได้ถูกระบุโดยตรงในภาพด้านบน 2 มิติแต่ต้องถูกต้องเชื่อมต่อระหว่างการวางแผน PCB.}

^{2.ปินข้อมูลลําดับ: DIN (ข้อมูลเข้า), DOUT (ข้อมูลออก) และ DRDY (ข้อมูลพร้อม, ออก) เป็นปินการสื่อสารที่สําคัญเหล่านี้ยังไม่ได้มองเห็นโดยตรงในภาพด้านบนและจําเป็นต้องอ้างอิงไปยังแผนภูมิ pinout ครบถ้วนในใบข้อมูลในแพคเกจ SOIC 16 ปินจริง ปินเหล่านี้ตั้งอยู่ด้านตรงข้าม}

^{3.ความแรงดันอ้างอิง: คุณภาพของความแรงดันอ้างอิงบนปิน REF IN ((+) และ REF IN ((-) กําหนดความแม่นยําของการแปลงของ ADC โดยตรง และต้องใช้แหล่งอ้างอิงที่มั่นคงและมีเสียงต่ํา}

IV. คําอธิบายแผนภูมิการเชื่อมต่อพื้นฐาน

^{ภาพลักษณะต่อไปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการเชื่อมต่อวงจรการใช้งานทั่วไปสําหรับ Σ-Δ ADC?? AD7705BRZ-REEL พลังงานต่ํา 16 บิตวงจรนี้แสดงให้เห็นการตั้งค่าระบบขั้นต่ําที่จําเป็นสําหรับการทํางานชิปอย่างถูกต้อง, รวมถึงส่วนประกอบภายนอกที่สําคัญ เช่น แหล่งไฟฟ้า, ความดันมาตรฐาน, แหล่งเวลา, ทางเข้าแบบแอนาล็อก, และอินเตอร์เฟซดิจิตอล}

คําอธิบายการเชื่อมต่อหลัก:

^{1การจัดหาพลังงานและการแยก}

^{ใช้ปั๊มพลังงานแบบแอนาล็อก +5V กับตัวประกอบความแข็ง 10μF และ 0.1μF ทิศทางเพื่อการแยกแยกเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานสะอาดและมั่นคง}

^{2.ความดันอ้างอิง}

^{ใช้แหล่งอ้างอิงระดับความละเอียดสูงภายนอก (เช่น AD780) เพื่อให้ความกระชับกําลังอ้างอิง ซึ่งผลประกอบการของแหล่งอ้างอิงนั้นกําหนดความแม่นยําของผลการแปลงโดยตรง}

^{3.แหล่งเวลา}

^{คริสตัลภายนอกเชื่อมต่อกับปิน MCLK IN และ MCLK OUT ให้นาฬิกาหลักที่มั่นคงสําหรับเครื่องแปลง}

^{4.อินทุ้นแบบแอนาลอก}

^{สนับสนุนการเชื่อมต่อการเข้าแบบความแตกต่าง เพื่อปราบเสียงกระแทกแบบทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทําให้เหมาะสําหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ต่างๆ}

^{5. อินเตอร์เฟซดิจิตอล}

^{ใช้อินเตอร์เฟซที่สอดคล้องกับ SPI (SCLK, CS, DIN, DOUT) เพื่อสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ ปิน DRDY เป็นสัญญาณสถานะแสดงให้เห็นถึงความพร้อมของข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพปินรีเซ็ตฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในการฟื้นฟูชิปสู่สภาพปกติของการเปิดไฟ.}

^{สรุป:
สัญลักษณ์การเชื่อมต่อพื้นฐานนี้เน้นข้อดีหลักของ AD7705BRZ-REEL ในฐานะ ADC ที่บูรณาการสูง: วงจรภายนอกอย่างน้อยความดันมาตรฐาน, และนาฬิกาเพื่อสร้างระบบการเก็บข้อมูลความแม่นยําสูง ที่สามารถประมวลผลสัญญาณเซ็นเซอร์ที่อ่อนแอโดยตรงการเชื่อมโยงที่ถูกต้องและส่วนผสมภายนอกที่มีคุณภาพสูงเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการทําความสามารถ 16-bit ของมันอย่างเต็มที่.}

V. การใช้งาน PT100 RTD การวัดอุณหภูมิความแม่นยําสูง (การปรับปรุง 4 สาย)

^{ภาพนี้แสดงการใช้งานแบบของ AD7705 ในวงจรวัดอุณหภูมิ PT100 RTD 4 สายความแม่นยําสูงการออกแบบใช้หลักการการวัด ratiometric และวิธีการเชื่อมต่อ 4-สายเพื่อกําจัดอย่างมีประสิทธิภาพอิทธิพลของความต้านทานนํา, การบรรลุความแม่นยําในการวัดที่สูงมาก}

^{หลักการการออกแบบหลัก: การวัดแบบเรชั่นเมตร}

^{แหล่งความตื่นเต้น:ใช้แหล่งกระแสไฟฟ้าคงที่ความแม่นยํา 400μA ภายนอกเพื่อตื่นเต้น PT100 RTD}

^{ความดันอ้างอิง:แหล่งกระแสไฟฟ้าเดียวกันไหลผ่านตัวต่อรองความแม่นยํา 6.25kΩ ที่มีสัมประสานอุณหภูมิต่ํา เพื่อผลิตความกระแสไฟฟ้ามาตรฐานVREF}

^{ความกระชับของสัญญาณ:การลดความแรงดันVRTDที่ผลิตโดยแหล่งกระแสผ่าน PT100 เป็นสัญญาณเข้าแบบแอนาล็อก}

ประสิทธิภาพทางส่วนประมาณ:เนื่องจากทั้งความดันการเข้าVRTDและความวัดมาตรฐานVREFผลิตโดยแหล่งกระแสไฟฟ้าเดียวกัน รหัสออกของ ADC ขึ้นอยู่กับสัดส่วนความต้านทานระหว่าง PT100 และตัวต้านทาน 6.25 kΩ เท่านั้น

โค้ด VREF VRTD = I×RREF I×RRTD = 6.25kΩRRTD
 

ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยใด ๆ ในกระแสความตื่นเต้นจะถูกยกเลิกในขณะเดียวกันในทั้งตัวเศษและตัวส่วนการกําจัดพื้นฐานผลกระทบของความแม่นยําของแหล่งปัจจุบันและการเคลื่อนไหวบนผลการวัด.

^{การเชื่อมต่อสี่สายและการกําจัดความต้านทานของหมู}
 

^{การแยกเส้นแรงและเส้นประสาท}

^{RL1 และ RL4 เป็นสายไฟฟ้าที่นํากระแสไฟฟ้า 400μA ซึ่งจะผลิตความดันลดลง แต่ความดันลดลงนี้จะปรากฏเป็นความดันแบบทั่วไป}

^{RL2 และ RL3 เป็นสายสัมผัสที่เชื่อมต่อตรงกับอินทุ้นความขัดขวางสูงของ AD7705 เนื่องจากกระแสการเข้าของ ADC ต่ํามาก (มักอยู่ในช่วง nanoampere)การลดความกระชับกําลังผ่าน RL2 และ RL3 เป็นเรื่องเล็กน้อย.}

^{ผล:AD7705 จะวัดความแรงดันจริงใน RTD ตัวเองได้อย่างแม่นยํา (V_RTD) ผ่านช่องทางการนําเข้าความแตกต่างของมัน ซึ่งยังคงไม่ถูกผลกระทบโดยสิ้นเชิงโดยความต้านทานนํา RL1 ถึง RL4}

^{ปริมาตรและข้อพิจารณาสําคัญในการออกแบบ}

^{พลังต่อสู้ความหมาย:
ความต้านทาน 6.25 kΩ ต้องเป็นความต้านทานความแม่นยําที่มีสัมพันธ์อุณหภูมิต่ํา (เช่น 5 ppm/°C หรือดีกว่า)เนื่องจากความมั่นคงของมันกําหนดโดยตรงความมั่นคงของแรงดันมาตรฐาน (V_REF) และมีความสําคัญต่อความแม่นยําของระบบ.}

^{การใช้ Buffer:
เนื่องจากความอับอัดแหล่งที่ต่ําของ RTD, ปกติไม่จําเป็นต้องเปิดพัฟเฟอร์การเข้าภายในของ AD7705 หากเปิดพัฟเฟอร์จําเป็น (ตัวอย่างเช่นเพื่อเพิ่มความต้านทาน RF)ต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานระหว่างจุดตรวจจับ RTD และพื้นดินแบบแอนลาจของ AD7705 เพื่อตั้งช่วงความกระชับกําลังแบบสามัญที่ถูกต้อง.}

^{ความดันแบบปกติ:
การออกแบบต้องให้ความมั่นคงว่าความกระหน่ําแบบทั่วไปที่ผลิตโดย V_RTD และ V_REF จะอยู่ในช่วงการทํางานที่กําหนดของ AD7705}

^{ข้อดีที่นําเสนอโดย AD7705
แอพลิเคชั่นนี้นําจุดแข็งของ AD7705 มาใช้ได้อย่างเต็มที่ อุปสรรคการเข้าสูงของ AD7705 ทําให้การตรวจจับแม่นยําและการกรองดิจิทัลที่พิเศษของมันยับยั้งเสียงก้องแวดล้อมรวมไปกับวิธีการวัดสัดส่วนสี่สาย, มันเป็นวิธีการวัดอุณหภูมิที่มั่นคงและน่าเชื่อถืออย่างมากที่ไม่ต้องการการปรับขนาดที่ซับซ้อนทําให้มันเหมาะสมสําหรับการควบคุมอุตสาหกรรมและเครื่องมือห้องปฏิบัติการ.}

VI.แผนภูมิวงจรการใช้งานเครื่องส่งสมาธิ

^{ภาพนี้แสดงตัว AD7705 ที่เป็น ADC หลักในระบบส่งสติ๊กเกอร์ 4-20mA คลาสสิคสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมระบบแบ่งออกเป็นด้านสนาม (เซ็นเซอร์) และด้านควบคุมโดยอุปกรณ์กั้นการแยกเพื่อรับรองความปลอดภัย.}

^{สถาปัตยกรรมระบบและกระแสสัญญาณ}

^{การจัดหาและการประมวลผลด้านสนาม
ADC ที่มีความแม่นยําสูง ติดต่อกับเซ็นเซอร์โดยตรง โดยแปลงสัญญาณแบบแอนาล็อกเป็นข้อมูลดิจิตอลและบูรณาการโปรโตคอล HART เพื่อให้การสื่อสารที่ฉลาด.}

^{ระบบส่งที่แยกกันเพื่อความปลอดภัย
สัญญาณถูกแยกทางไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ป้องกันการแยกแยก ให้มีความปลอดภัยระหว่างด้านสนามและด้านควบคุมสัญญาณดิจิตอลถูกส่งผ่านขั้วผ่านส่วนประกอบแยก.}

^{การออกของด้านควบคุมและการให้พลังงาน
DAC ที่ใช้ไฟฟ้าแบบลุป (loop-powered DAC) เปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลที่ผ่านการประมวลผลเป็นปัจจุบันออกกําลัง 4?? 20 mAสร้างระบบไฟฟ้าแบบครบวงจร.}

^{สถาปัตยกรรมระบบและฟังก์ชันหลัก}

^{ระบบประกอบด้วยด้านสนาม (รวม AD7705 และ MCU) และด้านควบคุม (รวม AD421) โดยมีอุปสรรคแยกระหว่าง เพื่อให้มีการแยกไฟฟ้าและรับประกันความปลอดภัยAD7705 มีหน้าที่ในการแปลงสัญญาณเซ็นเซอร์ เป็นข้อมูลดิจิตอลความแม่นยําสูงMCU ทําการประมวลผลที่ฉลาด (เช่นการคํานวณ PID และการสื่อสารโปรโตคอล HART)และ AD421 เปลี่ยนผลการตรวจแบบดิจิทัล เป็นการออกกระแสไฟฟ้าแบบลุปแบบ 4-20mA โดยยังให้พลังงานต่อวงจรด้านหน้า.}

^{บทบาทหลักในการออกแบบ}

^{1ความแม่นยําสูง:
การทํางานแบบไม่มีรหัสหาย 16 บิต รับประกันความแม่นยําในการวัด}

^{2การบริโภคพลังงานต่ํา:
การใช้พลังงานที่ต่ํามากทําให้มันเหมาะสมสําหรับการใช้งานที่มีงบประมาณพลังงานที่เข้มงวด เช่น ระบบที่ใช้พลังงานลุป 4-20mA}

^{3. PGA ที่รวม
เสริมสัญญาณเซ็นเซอร์ขนาดเล็กโดยตรง ทําให้การออกแบบด้านหน้าง่ายขึ้น}

^{สรุป:วงจรนี้เป็นการออกแบบคลาสสิกในสาขาของการวัดอุตสาหกรรม AD7705 จัดการปรับเปลี่ยนจากอานาล็อกเป็นดิจิตัลความแม่นยําสูง MCU ทําให้การประมวลผลที่ฉลาดและ AD421 ทําการแปลงแบบดิจิตอลเป็นกระแสไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าลุปรวมกัน พวกมันสร้างทางออกที่น่าเชื่อถือ มีความฉลาด และปลอดภัย}

^{สําหรับการจัดซื้อจัดจ้างหรือข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสินค้า โปรดติดต่อ: 86-0775-13434437778}

^{หรือไปที่เว็บไซต์อย่างเป็นทางการhttps://mao.ecer.com/test/icsmodules.com/รายละเอียดชมหน้าสินค้า ECER: [链接]}