256通道24位電流數(shù)字ADC模塊ADAS1131的技術(shù)剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一直是關(guān)鍵組件。今天我們來深入了解一款由Analog Devices推出的256通道、24位電流數(shù)字ADC模塊——ADAS1131。

文件下載：ADAS1131.pdf

一、ADAS1131的特性亮點(diǎn)

高分辨率與快速轉(zhuǎn)換

ADAS1131擁有256個(gè)通道，具備高達(dá)24位的分辨率。其可變的積分時(shí)間設(shè)計(jì)十分靈活，在20位分辨率下，最快積分時(shí)間能達(dá)到11.656 kSPS（86 μs），這使得它能夠快速且精準(zhǔn)地完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，滿足高速數(shù)據(jù)采集的需求。

低功耗表現(xiàn)

每個(gè)通道的功耗僅為3 mW，無論在何種吞吐量下都能保持低功耗，這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的設(shè)備來說，能有效降低能源消耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

高精度線性度

在單通道激活時(shí)，積分線性度為±0.015%的讀數(shù) ±0.4 ppm的滿量程范圍（FSR）；當(dāng)所有通道都激活時(shí)，為±0.050%的讀數(shù) ±1.0 ppm的FSR。如此高的線性度保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性，減少誤差。

低噪聲與高效采樣

該模塊具有極低的噪聲，并且支持同時(shí)采樣。在采樣過程中沒有死區(qū)時(shí)間，電荷收集率達(dá)到100%，不會(huì)出現(xiàn)電荷損失的情況，確保了數(shù)據(jù)的完整性。

用戶可調(diào)節(jié)范圍與集成功能

用戶可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)滿量程范圍。此外，模塊還集成了溫度傳感器和參考緩沖器，采用15 mm × 15 mm的CSP_BGA封裝，內(nèi)部集成了用于電源和參考去耦的電容。0.80 mm間距的BGA封裝允許使用低成本的PCB技術(shù)，簡(jiǎn)化了PCB設(shè)計(jì)。

豐富的支持工具

為了方便工程師進(jìn)行開發(fā)，ADAS1131提供了評(píng)估板、帶有參考布局的參考設(shè)計(jì)以及FPGA Verilog代碼等支持工具。

二、支持工具的作用

在開發(fā)基于ADAS1131的系統(tǒng)時(shí)，其提供的支持工具發(fā)揮著重要作用。評(píng)估板可以讓工程師快速搭建測(cè)試環(huán)境，對(duì)ADAS1131的基本功能進(jìn)行驗(yàn)證，提前了解模塊的性能表現(xiàn)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供參考。帶有參考布局的參考設(shè)計(jì)則為PCB設(shè)計(jì)提供了范例，減少了工程師在布局布線方面的時(shí)間和精力投入，同時(shí)也能保證設(shè)計(jì)的合理性和穩(wěn)定性。FPGA Verilog代碼則方便工程師進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)代碼的修改和優(yōu)化，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

醫(yī)療、工業(yè)與安全領(lǐng)域

在醫(yī)療方面，可用于CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集，為醫(yī)療診斷提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；在工業(yè)領(lǐng)域，適用于高通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無論是電流輸入還是電壓輸入都能勝任；在安全領(lǐng)域，可用于輻射劑量測(cè)量和放射治療系統(tǒng)等。

傳感器相關(guān)應(yīng)用

對(duì)于光電二極管傳感器，ADAS1131能夠準(zhǔn)確地將光電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；在光纖功率監(jiān)測(cè)中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖中的光功率變化；在X射線檢測(cè)系統(tǒng)中，能快速、準(zhǔn)確地采集X射線信號(hào)。

四、功能模塊解析

ADAS1131內(nèi)部包含256個(gè)低功耗、低噪聲、低輸入電流的積分器，以及同時(shí)采樣保持電路和兩個(gè)高速、高分辨率的ADC。其信號(hào)鏈和采樣架構(gòu)確保了所有通道能夠同時(shí)采樣，并且在采樣過程中不會(huì)損失電荷。轉(zhuǎn)換后的通道結(jié)果通過單路低電壓差分信號(hào)（LVDS）、自時(shí)鐘串行接口輸出，減少了外部硬件的使用。同時(shí)，通過SPI兼容的串行接口，可使用SDI_x輸入對(duì)ADC進(jìn)行配置，SDO_x輸出則允許用戶在單根3線總線上將多個(gè)ADC進(jìn)行級(jí)聯(lián)。為了減少數(shù)字噪聲對(duì)轉(zhuǎn)換的影響，ADAS1131采用了單獨(dú)的電源IOVDD。

綜上所述，ADAS1131憑借其出色的性能、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師在設(shè)計(jì)高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似高性能ADC模塊在使用過程中的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。