AD4130-4: 32 μA, ADC sigma-delta a 24 bit a bassissimo consumo di energia con PGA integrato e FIFO.
L'AD4130-4 è una soluzione di misura ad altissima precisione e a bassissimo consumo energetico per applicazioni a batteria a bassa larghezza di banda.
The fully integrated analog front end (AFE) of the AD4130-4 includes a multiplexer for up to 8 single-ended or 4 differential inputs, programmable gain amplifier (PGA), 24-bit sigma-delta (Σ-Δ) analog-to-digital converter (ADC), on-chip reference and oscillator, selectable filter options, smart sequencer, sensor biasing and excitation options, diagnostics, and newly added features to improve the battery-operated lifetime (more than 5 years on a coin cell), that is, a first in, first out (FIFO) buffer and duty cycling.
The AD4130-4 allows users to measure low frequency signals with a current consumption of 28.5 μA (gain = 1) and 32.5 μA (gain = 128) while continuously converting, and even lower average currents when using one of the duty cycling options. The AD4130-4 can be configured to have 4 differential inputs or 8 single-ended or pseudo differential inputs, which connect to a crosspoint multiplexer, where any input pair can become a measurement channel input to the PGA and ADC.
The AD4130-4 is designed to allow the user to operate from a single analog supply voltage from 1.71 V to 3.6 V. In battery applications, operation as low as 1.71 V can extend the system lifetime as the AFE can continue its operation, even as the battery voltage dissipates. The digital supply can be separate and range from 1.65 V to 3.6 V.
Together with the reduced current consumption, the integration of an on-chip FIFO buffer can be used in tandem with the smart sequencer, to enable the AD4130-4 to become an autonomous measurement system, which allows the microcontroller to sleep for extended periods.
Intelligent interrupt functionality gives the user a greater confidence in both error detection and safety. The user can enable an interrupt signal to trigger when the samples in the FIFO reach a predefined value or when a user programmable threshold is exceeded.
The following key analog functions are offered on the AD4130-4 to allow simple and effective connection to transducers used for measuring temperature, load, and pressure:
PGA: Grazie al guadagno programmabile (da 1 a 128) e all'alta impedenza di ingresso con bassa corrente di ingresso, il PGA consente l'interfacciamento diretto con trasduttori a basse ampiezze di uscita come ponti resistivi, termocoppie e sensori di temperatura a resistenza (RTD).
Il PGA capacitivo consente un'intera gamma di ingressi a modo comune, offrendo ai progettisti un margine maggiore per modalità comuni di ingresso ampiamente variabili. Una gamma di ingressi a modo comune più ampia migliora la risoluzione complessiva ed è altamente efficace nelle misurazioni rapporto metriche.
Sorgenti di corrente di precisione a basso drift. La sorgente di corrente IEXC0 e IEXC1 può essere utilizzata per eccitare RTD a 2, 3 e 4 fili. Le opzioni di uscita della corrente di eccitazione includono 100 nA, 10 μA, 20 μA, 50 μA, 100 μA, 150 μA e 200 μA.
Il low-side power switch (PDSW) può essere utilizzato per spegnere i sensori a ponte tra le conversioni. Il PDSW può essere controllato all'interno del sequencer su base per canale, il che consente un tempismo ottimale e un risparmio energetico nel sistema complessivo. Il PDSW può anche consentire l'uso di sensori analogici ad alta potenza in un sistema a bassa potenza.
Polarizzazione di tensione per termocoppie (la sorgente VBIAS imposta la tensione di modo comune di un canale su AVDD/2).
Il sequenziatore intelligente consente la conversione di ciascun canale preconfigurato abilitato in un ordine prestabilito, il che permette di alternare una combinazione di trasduttori, controlli di sistema e misurazioni diagnostiche. Il sequenziatore elimina la necessità di comunicazioni ripetitive con l'interfaccia seriale del dispositivo. I 16 canali possono essere configurati nella sequenza, ognuno di essi selezionando tra otto configurazioni ADC predefinite che consentono la selezione di guadagno, tipo di filtro, velocità dei dati in uscita, buffering, tempi e sorgente di riferimento.
Alti livelli di funzionalità integrata nella parte anteriore uniti a opzioni di pacchetto ridotto consentono soluzioni finali più piccole. Ad esempio, l'AD4130-4 integra un riferimento a gap di banda a bassa deriva termica oltre ad accettare un riferimento differenziale esterno, che può essere internamente bufferizzato. In applicazioni critiche per la sicurezza, l'AD4130-4 include funzionalità diagnostiche come il rilevamento di fili interrotti attraverso correnti di burnout, sensore di temperatura interno, rilevamento di riferimenti e rilevamento di sovratensione e sottotensione sugli ingressi analogici. Diagnostiche aggiuntive sono incluse sull'interfaccia digitale come il controllo a ridondanza ciclica (CRC) e controlli dell'interfaccia seriale per un collegamento di comunicazione robusto.
Caratteristiche principali e vantaggi
Consumo di corrente ultra-basso (tipico) - 32 µA: modalità di conversione continua (guadagno = 128) - 5 µA: modalità di ciclo di lavoro (rapporto = 1/16) - 0.5 µA: modalità standby - 0.1 µA: modalità power-down
Consumo di corrente ultra-basso (tipico)
32 µA: modalità di conversione continua (guadagno = 128)
5 µA: modalità di ciclo operativo (rapporto = 1/16)
0.5 µA: modalità standby
0.1 µA: modalità di spegnimento
Funzionalità integrate per il risparmio energetico a livello di sistema
Rapporto di ciclo di lavoro di risparmio corrente: 1/4 o 1/16
Il sequencer intelligente e la configurazione per canale riducono al minimo il carico del processore host
Il FIFO profondamente incorporato minimizza il carico del processore host (profondità di 256 campioni)
Funzionalità di interrupt FIFO autonoma, rilevamento di soglia
Alimentazione singola a partire da 1,71 V per aumentare la durata della batteria
Rumore RMS: 25 nV rms a 1,17 SPS (guadagno = 128) − 48 nV/√Hz
Fino a 22 bit senza rumore (guadagno = 1)
Velocità di uscita dei dati: 1,17 SPS a 2,4 kSPS
Funziona con un'alimentazione singola da 1,71 V a 3,6 V o con alimentazioni separate di ±1,8 V
Riferimento di band gap con deriva massima di 15 ppm/°C
PGA con ingresso analogico rail-to-rail
Funzionalità di interfaccia del sensore adattabile
Correnti di eccitazione programmabili abbinate per RTD
Generatore di tensione di polarizzazione su chip per termocoppie
Interruttore di potenza lato basso per trasduttori a ponte
Rilevamento fili aperti del sensore
Sensore di temperatura interno e oscillatore
Calibrazione automatica e di sistema
Opzioni di filtro flessibili
Reiezione simultanea 50 Hz/60 Hz (su opzioni filtro selezionate)
Uscite generiche
Funzionalità diagnostica
Ingressi multiplexati a incrocio
4 ingressi differenziali/8 pseudodifferenziali
SPI 5 MHz (3 fili o 4 fili)
Disponibile in WLCSP a 35 sfere, 2,7 mm × 3,56 mm e LFCSP a 32 pin, 5 mm × 5 mm
Intervallo di temperatura: −40°C a +105°C (WLCSP), −40°C a +125°C (LFCSP)
AD4130-4 LFCSP compatibile con pin AD7124-4 LFCSP
Applicazioni
Trasmettitori intelligenti
Nodi sensori a batteria wireless e alimentati da recuperatore
Strumentazione portatile
Misurazione della temperatura: termocoppia, RTD, termistori
Misurazione della pressione: trasduttori a ponte
Sanità e dispositivi indossabili
Diagrammi a blocchi e tabelle
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