作者：Saul Song 公司：駿龍科技

從19世紀(jì)以電力驅(qū)動(dòng)的制造設(shè)備出現(xiàn)后，到現(xiàn)在的工業(yè)4.0工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，一直需要對現(xiàn)場儀表輸出的電壓電流進(jìn)行采集?，F(xiàn)場儀表輸出的模擬信號有4-20mA、0-20mA、±10V、±5V、0-10V、0-5V等。自動(dòng)化設(shè)備中的PLC、運(yùn)動(dòng)控制器、IO擴(kuò)展模塊模擬量的采集精度一般要求在0.1%，通道數(shù)據(jù)更新率為1kSPS。

在傳統(tǒng)的模擬量采集電路設(shè)計(jì)需要用±15V給模擬前端供電、精密的采樣電阻、雙電源供電模擬開關(guān)、精密的運(yùn)放及ADC。這些都造成模擬量采集設(shè)計(jì)的復(fù)雜度上升，并增加了BOM的成本。本文將介紹基于ADI AD411X方案，如何降低模擬量采集設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，縮短開發(fā)周期。

一、傳統(tǒng)的模擬量采集解決方案

傳統(tǒng)的模擬量采集用模擬 開關(guān)+ 運(yùn)放+ADC的方案 。

功能框圖如下圖：

該方案的特點(diǎn)如下：

-整個(gè)方案的電壓，電流精度最好可達(dá)0.1%（需要出廠校準(zhǔn)）；

-需要提供±15V電源；

-需要精密電阻；

-模擬開關(guān)的邏輯控制腳需要隔離；

-需要ADC、ADC基準(zhǔn)源、雙電源供電模擬開關(guān)、精密運(yùn)放。

二、ADI的模擬量采集解決方案

為降低模擬量采集的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，ADI新出AD411X系列模擬量采集方案，AD411X是一款低功耗、低噪聲、24位Σ-Δ型ADC，集成了模擬前端(AFE)，支持全差分或單端、高阻抗(≥1MΩ)雙極性±10 V電壓輸入和0 mA至20 mA電流輸入。

方案框圖如下：

與傳統(tǒng)方案對比：

1.AD411X有更高集成度，內(nèi)含ADC、模擬開關(guān)、運(yùn)放、精密電阻、基準(zhǔn)源、內(nèi)部時(shí)鐘、開路檢測功能?？蓽p輕采購物料的難度。

2.AD411X有更高的精度，電壓采樣精度可達(dá) 0.06%(在25度時(shí))，電流采樣精度可達(dá) 0.08% (在25度時(shí))。

3.AD411X出廠時(shí)已校準(zhǔn)，并且芯片內(nèi)部可自校準(zhǔn)，可提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率。

4.AD411X只需要5V供電，可簡化電源方案并節(jié)省成本。

AD4111性能特點(diǎn)：

1.集成模擬前端的 24 位 ADC。

2.±10 V 輸入，4 個(gè)差分或 8 個(gè)單端，輸入阻抗大于1 MΩ 阻抗，25°C 時(shí)精度為 ±0.06%，帶有開路檢測功能。

3.0 mA 至 20 mA 輸入，4 個(gè)單端，25°C 時(shí)精度為 ±0.08%。

4.片內(nèi) 2.5 V 基準(zhǔn)電壓源，25°C 時(shí)精度為 ±0.12%，漂移為 ±5 ppm/°C（典型值）。

5.內(nèi)部或外部時(shí)鐘。

6.電源，AVDD = 3.0 V 至 5.5 V，IOVDD = 2 V 至 5.5 V，總 IDD = 3.9 mA。

7.3 線或 4 線SPI接口。

8.根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行魯棒性測試：IEC6100-4-2、IEC6100-4-3、IEC6100-4-4、IEC6100-4-5、IEC6100-4-6、CISPR 11。[1]

AD4111/AD4112/AD4114/AD4115各個(gè)器件的差別：

AD4111評估板：

為了讓客戶更方便的評估AD411X的器件性能，縮短產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間，ADI提供了評估板。該評估板的輸入電壓范圍為 ±10 V（4 個(gè)差分通道或 8 個(gè)單端通道），具有斷線檢測功能，4 個(gè)電流通道的工作電流范圍為 0 mA 至 20 mA。所有通道都具有板載過壓和過流保護(hù)。[1] 評估板可通過的SPI接口連接客戶的MCU或ARM平臺測試。

如下圖：

三、總結(jié)

ADI的AD411X是一款集成度高的24位Σ-Δ型ADC，可采集輸入 ±10 V的電壓和輸入0 mA至20 mA。芯片可由5V供電，有開路檢測功能。與傳統(tǒng)的模擬開關(guān)+運(yùn)放+ADC的方案相比，AD411X可以降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，節(jié)省開發(fā)時(shí)間，有更高采集的精度，免出廠校準(zhǔn)。

欲了解關(guān)于更多 ADI 相關(guān)方案或技術(shù)信息，請與駿龍科技當(dāng)?shù)氐霓k事處聯(lián)系，或發(fā)送郵件至inquiry.cytech@macnica.com，駿龍科技公司愿意為您提供更詳細(xì)的技術(shù)解答。

更多精彩資訊，敬請關(guān)注駿龍科技公眾號或?yàn)g覽官方網(wǎng)站：