在增量-累加 (ΔΣ) 模数转换器 (ADC) 基础知识博客系列的前两篇文章中,我们已经讨论了ΔΣ ADC中使用的2个基本构造块:调制器和数字滤波器。不过,在您使用这些设备时,您将会遇到很多其它集成电路。因为对于特定应用,会有很多不同的定制ΔΣ ADC,所以会提供很多功能块,并且每个功能块会有不少变体。
在这篇博文中,我将简要地看一看这些功能,并且来谈一谈它们是如何满足不同应用的需要。让我们将每种类型的ΔΣ ADC想象为一个邻居,并且浏览某些方框图,我们先从人口稀疏的农村地区开始。
ADS1252(农村地区)
图1中显示的是ADS1252 ΔΣ ADC方框图。调制器和数字滤波器是必要部件。我们来看一看其它表示块。
图1:ADS1252ΔΣ ADC方框图
接口与控制逻辑电路
接口和控制逻辑块在所有ΔΣ ADC中很常见,并且代表了使设备完整的全部组件。在使用ADS1252的情况下,一个简单的两引脚接口(SCLK和DOUT/DRDY)提供一个转换接口的输出。这个基本接口可实现ADS1252的快速启动,并且将很多种传感器中的数据对外提供。同时,此逻辑控制能够使多个设备中的转换同步,在数据转换完成时通知用户,并且在不使用时给ADC断电。
乡村地区往往比较安静,没有城市生活的日常喧嚣。相类似的是,ADS1252是一款新型且简单的ΔΣ ADC,可用于过程控制应用和热电偶测量。
现在,我们已经熟悉了基本ΔΣ ADC方框图,接下来,我们向附近的城镇进发。。。
ADS1259(郊区)
在去城镇的路上,我们经过了一片郊区。虽然每所房子都独具风格,但它们之间的间距变得越来越小。如图2中所示,我们在这里遇到了ADS1259。查看全部块!
图2:ADS1259ΔΣ ADC的方框图
内部接口
所有ΔΣ ADC需要一个电压基准来定义调制器的满量程范围。ADS1259方框图显示的是一个集成2.5V基准。在大多数应用中,集成基准提供了充足的输入范围和噪声性能(我们会在未来的博客文章中涉及更多与基准噪声相关的内容);然而,输入引脚(VREFP和VREFN)仍然支持具有一个外部基准的应用。在执行比例式测量时,通常需要一个外部基准(我们会在未来的博客文章中涉及更多与比例式测量相关的内容)。
内部振荡器(始终发生器)
所有ΔΣ ADC均使用一个时钟源来决定调制器的采样率。ADS1259的时钟发生器块会提供一个没有任何外部组件的时钟;然而,附加一个外部晶振也许能够帮助稳定调制器时钟,或者帮助生成一个不同的调制器时钟频率,从而影响调制器采样率和输出数据率。
虽然郊区的住宅仍然很分散,我们还是没有时间来看一看这个区域内的全部事物。相似地,我在这篇博文中也不会涉及ADS1259的很多其它特性;您可以在这里了解到这些内容。诸如ADS1259的器件将很多有用的电路集成到ADC中,以大大地减少印刷电路板 (PCB) 的面积和成本,使ΔΣ ADC更好地满足系统的需要。然而,即使在使用最高集成度的时候,我们仍然可以灵活地将这个器件应用到很多不同应用中,其中包括高分辨率称重仪。ADS1259的外观也许不是那么起眼,但它是一款用于DC测量的最低噪声、最高分辨率的ΔΣ ADC。
ADS1220(城市)
我们最终抵达了城镇,发现市区有点儿拥挤,与图3中的ADS1220方框图很相像。
图3:ADS1220ΔΣ ADC方框图
复用器
复用器增加了ADC输入的数量,并且可以实现多个传感器信号的连续测量。要同时测量多个传感器,需要用到多个ΔΣ ADC或多个ΔΣ调制器(示例请见ADS1278方框图)。还有通道数量多很多的ΔΣ ADC(请见ADS1258方框图)。
可编程增益放大器 (PGA)
放置在ΔΣ调制器之前的PGA可以放大小信号,从而提供更高分辨率(我们会在以后的博文中谈到增益和分辨率)。
IDAC
您可以使用可编程电流数模转换器 (IDAC) 源来激励和测量大多数电阻类型传感器,比如说恒温器、电阻式温度检测器 (RTD) 和应力计。
在拥挤的城市中,您的任何需求都可以得到满足;相似地,ADS1220包含了与传感器直接连接所需要的全部组件。这款ADC非常适合于使用温度或桥式(应力)传感器的仪器仪表,并且是温度和压力发射器等空间受限或低功耗设计的理想选择。
道路不断向前延伸,不过今天我们先谈到这儿;我们先说再见(只是暂时分开)。我希望您能习惯于浏览ΔΣ ADC方框图。如果您想让我介绍没有涉及的某一款特定功能块,请在下方给我留言。
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