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ADAQ4224:24位,2 MSPS,μModule数据采集解决方案

数据采集31 7月 2025
一位专业工程师使用平板电脑监督现代工业环境中的机器人装配线。
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ADAQ4224 是一种 μModule® 精密数据采集 (DAQ) 信号链解决方案,通过将组件选择、优化和布局的信号链设计挑战从设计人员转移到设备上,从而缩短精密测量系统的开发周期。ADAQ4224 在 24 位精度下,确保最大 ±1.0 ppm 的积分非线性 (INL) 和无遗漏码,并在 −40°C 至 +105°C 范围内实现了无与伦比的精密性能。

利用系统级封装 (SIP) 技术,ADAQ4224 将数据采集解决方案所需的常见信号处理模块集成在一个小巧的封装中,尺寸为 14 mm × 9 mm,间距为 0.8 mm,采用 178 球的 CSP_BGA 封装。   ADAQ4224 集成了以下组件:

  • 低噪声、高带宽可编程增益仪表放大器 (PGIA)。
  • 二阶抗锯齿滤波器。
  • 低噪声、低失真、高带宽的 ADC 驱动器。
  • 高精度的24位、2 MSPS逐次逼近寄存器(SAR)ADC。
  • 一款电气隔离的、兼容 I2C 的温度传感器,具有出色的 ±1°C 最大精度。
  • 一个1.8 V低压差(LDO)稳压器。
  • 性能关键无源元件。

ADAQ4224 集成了使用 Analog Devices, Inc. 的 iPassive® 技术制造的关键无源组件,具有出色的匹配特性和漂移特性,可最大限度地减少温度依赖的误差源并提供优化性能。集成关键的电源和参考旁路电容器减少了对系统级电路板布局的敏感性。缩小解决方案的占板面积使系统能够添加更多功能,从而在不牺牲性能的前提下实现更小尺寸的仪器。
 
系统集成解决了许多设计难题,同时该μModule仍提供可配置的 PGIA 的灵活性,允许增益或衰减调整,并支持单端和差分信号的采集。PGIA 和 ADC 驱动级的快速稳定性以及 SAR ADC 无延迟特性为高通道数、多路复用信号链架构和控制回路应用提供了独特的解决方案。
 
数字特性包括 Flexi-SPI 串行外设接口 (SPI),允许通过多个 SPI 模式进行数据访问,同时实现偏移校正、增益调整和均值处理,从而减轻主处理器的负担。宽数据时钟窗口、多 SDO 通道以及可选的 DDR 数据时钟模式在全速 2 MSPS 操作时减少串行时钟频率,同时更易实现 DAQ 解决方案的隔离,从而降低功耗和 EMI。ADAQ4224 的 Echo 时钟模式和 Host 时钟模式放宽了定时要求并简化了数字隔离器的使用。
 
Flexi-SPI、PGIA 增益控制和兼容 I2C 的温度传感器串行用户接口与使用独立 VIO 电源的 1.2 V 至 1.8 V 逻辑兼容。ADAQ4224 的工作温度范围被指定为 −40°C 至 +105°C。

主要特点和优势

  • 高性能
  • 吞吐量:2 MSPS,无延迟
  • INL:±1 ppm(最大值),适用温度范围为 −40 °C 至 105 °C
  • 总系统动态范围:典型值为128 dB
  • 信噪比(SNR):典型值 106.5 dBFS,总谐波失真(THD):典型值 −122 dB
  • 偏移误差漂移:最大值 +4.1 μV/°C
  • 增益误差漂移:+1.50 ppm/°C 最大值
  • 易用性功能降低系统复杂性
  • 二阶,270 kHz 防混叠滤波器
  • 高阻抗PGIA增益选项: 1/3、5/9、20/9、20/3
  • 灵活的外部参考电压:4.096 V 或 5 V
  • 差分输入电压范围,±REFIN/增益:±15 V、±9 V、±2.25 V、±0.75 V
  • 宽输入共模电压范围:−8 V 至 +10 V
  • 低输入偏置电流:典型值为 ±20 pA
  • 高密度解决方案减少系统占用空间
  • 14 mm × 9 mm,0.8 mm 间距,178 球 CSP BGA
  • 相比同等分立解决方案,尺寸减少4倍
  • 带有内部VCM生成的板载参考缓冲器
  • 总功耗:在 2 MSPS 时典型值为 446 mW
  • 电气隔离的、1.8 V I2C兼容温度传感器
  • Flexi-SPI 数字接口
  • 1、2 或 4 条 SDO 通道允许更慢的 SCK
  • 回波时钟模式简化了数字隔离器的使用
  • 兼容 1.2 V 至 1.8 V 逻辑
  • PGIA增益控制(A0, A1)接口
  • 扩展采样分辨率至30位
  • 过量程和同步位

应用

  • 自动化测试设备
  • 机器自动化
  • 过程控制
  • 医疗和工业仪器
  • 数字控制回路

评估板

ADAQ4224 可以通过EV-ISO-4224-FMCZ EVAL-ADAQ4224-FMCZ进行评估。

框图和表格

A technical diagram illustrating an analog signal processing flow.

A detailed grid layout displaying numeric data in a tabular format against a black background.

A detailed circuit diagram featuring an Analog Devices component layout.

A detailed periodic table of elements featuring atomic numbers, symbols, and weights.

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