AD7710 — 24-битный сигма-дельта АЦП от Analog Devices

Общее описание

AD7710 — это прецизионный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с сигма-дельта архитектурой, разработанный компанией Analog Devices. Микросхема предназначена для высокоточного измерения сигналов низкого уровня в промышленных и измерительных приложениях. AD7710 сочетает в себе входной аналоговый мультиплексор, программируемый усилитель с низким уровнем шума (PGA) и 24-битный сигма-дельта модулятор с цифровым фильтром.

Особенностью AD7710 является наличие двух дифференциальных аналоговых входов (программируемый выбор через мультиплексор) и двух дифференциальных входов для сигналов опорного напряжения REF IN(+) и REF IN(−). Микросхема поддерживает как двунаправленный последовательный интерфейс (SPI-совместимый), так и работу с 8-битным микроконтроллером.

Выпускается в корпусах 24-выводной пластиковый DIP и 24-выводной SOIC, а также в металлическом корпусе (для военных версий, обозначаемых суффиксами).

Технические характеристики

Разрядность и архитектура

• Разрядность АЦП: 24 бита (ADS — sigma-delta, без пропущенных кодов при 21 бите разрешения)
• Тип модулятора: второго порядка, сигма-дельта
• Разрешение при частоте выходного кадра 10 Гц: до 21 бит (nominal)
• Точность: 21 бит без пропущенных кодов (No Missing Codes)

Аналоговые входы

• 2 дифференциальных аналоговых входа (программный выбор через мультиплексор)
• Дифференциальный вход для опорного напряжения (REF)
• Диапазоны входного сигнала выбираются через PGA: 1, 2, 4, ×8, ×16, ×32, ×64, ×128
• Полношкальные входные диапазоны: от ±20 мВ до ±2,5 В (при Vref = 2,5 В)

Частота преобразования

• Программируемая частота дискретизации и фильтрации:
  • Выходная скорость (data rate): от 0 Гц до 10 Гц (дискретизация — внутренняя на 19,5 кГц)
• Цифровой фильтр использует sinc³ фильтр с перемежением коэффициента

Опорное напряжение

• Внешний или внутренний источник опорного напряжения
• Номинальное Vref: 2,5 В (диапазон: +2,4...+2,6 В)
• Точность характеристики PGA зависит от Vref
• Входной ток утечки по REF: несколько нА

Питание

• Питание Vdd (AH): +5 В ±5 %
• Отрицательное напряжение DVss/AVss: −5 В ±5 %
• Потребляемая мощность: макс.
  • при +5 В / −5 В: около 150 мВт (типично)
  • снижается при использовании режима standby (economic shutdown)
• Есть burnt-in напряжение (высокий/низкий уровень) и использование ±5V источников для двуполярной работы

Цифровой интерфейс

• Двунаправленный последовательный порт:
  • вывод SCLK (тактирование)
  • DRDY (готовность данных)
  • RFS, TFS (приём/передача кадра)
  • SDATA, SDATA_OUT
• Возможен режим внутреннего; со 8-битовыми микроконтроллерами — TFS/RFS
• Управление регистрами — пользовательская система вознаграждений (control register, mode register и др.)

Температурный диапазон

• Коммерческий / промышленный корпус: −40...+85 °C
• Версии AD7710 для расширенного/военного применения: −55...+125 °C
• Погрешность по температуре: до ±1 ppm/°C (типичная)

Корпус

• 24-pin Plastic DIP (N)
• 24-pin SOIC (R)
• С разными обозначениями в зависимости от температурного диапазона

Парт-номера

Ниже приведены основные коды заказа (в формате AD7710, корпус, диапазон):

| Парт-номер | Корпус | Темп. диапазон | Примечание | |------------|--------|----------------|------------| | AD7710ANZ | 24-Pin Plastic DIP | −40...+85 °C | Коммерческий/промышленный, стандартный | | AD7710ARZ | 24-Terminal SOIC | −40...+85 °C | SOIC | | AD7710AR | 24-TSOIC (SOIC_W) | −40...+85 °C | Старая ревизия | | AD7710AQZ | 24-Pin CERDIP | −55...+125 °C | Керамический | | AD7710SQ | 24-Pin CERDIP/квадрат | −55...+125 °C | Отборный/военный | | AD7710BRZ | SOIC | −40...+85 °C | B-Version (улучш. точностные) | | AD7710AN | Пластик DIP | −40...+85 °C | Оригинал (устаревший) | | AD7710JRZ, AD7710AN-КП | SO-DIP | ... | Редкие ревизии |

Примечание: постфиксы могут отличаться в зависимости от ревизии чипе. Актуальная информация рекомендуется проверяется у дистрибьютора (Mouser, Digi-Key, Arrow, ChipDip, Флайбран).

Также стоит учесть границу RoHS — большинство современных заказов идут с суффиксом «Z» (RoHS-compliant).

Совместимые (родственные и аналогичные) модели

Это модели от ADI сигма-дельта АЦП семейства, функционально близкие или являющиеся модификациями:

• AD7711 — два дифференциальных входа + поддержка RTD/термопары, встроенный формирователь тока возбуждения (для измерения температуры)
• AD7712 — версия с усилителем и дополнительными функциями для управления PGA/P-типа
• AD7713 — 3 дифференциальных входа / 4 несимметричных, с усилением нескольких конфигураций, до 24 бит
• AD7714 — уменьшенная точность/большее количество входов (5 каналов)
• AD7715 — более простой, 16 бит ± многие особенности AD7710
• AD7716 — многоканальный (4 канала), варианты для сложной фильтрации
• AD7722 / AD7723 — передискретизация, mutatis переработанные фильтры
• AD7793 / AD7792 — современные 24-битные АЦП с 3 дифференциальными/псевдо-диф входами, схожие по применению
• AD7190 / AD7192 — более новые прецизионные 24-битные сигма-дельта АЦП (замена во многих схемах, но не pin-to-pin)
• AD7788/AD7789 — компактные альтернативы
• CS5532 / CS5533 от Cirrus Logic (аналог по приложению, не по разводке)
• ЖКХ MAX11040/MSP430 внутренние IADC" — не совместимы напрямую, но похожи по концепции

Прямые «pin-to-pin» родственники не всегда существуют: ADI периодически обновляет микросхемы, но AD7710 сохранен в производстве именно в стандартных форм-факторах (часть транзитных/устаревших, ряд используются в качестве мелкосерийных и для военных).

Типовые области применения

• Весоизмерительные системы (тензодатчики, load-cells)
• Промышленные температурные измерения (PT100, термопары — совместно с усилителем)
• Медицинские приборы (электрокардиограммы, измерение давления)
• Аналитические и научные измерители
• Сбор данных низкого уровня в SCADA
• Датчик-интерфейсные узлы (т.е. smart sensor-приложения)
• Мониторинг больших процессов в контексте 4–20 мА loop + шунтовой фильер
• Портативные системы (burnt-in и низкое питание).

Если необходимо — могу дополнительно:

1. Привести рекомендованную типовую электрическую схему включения (сдвиг уровня + DSP, foot patterns с SRAM+8pin микроконтроллером).
2. Описать карту регистров (control/status/data) для непосредственного запуска от микроконтроллера.
3. Сравнение AD7710 (по таблице параметров) с её братьями (AD7711–7715) и с новый AD7190.
4. Рекомендации по замене устаревших AD7710 в пилотном варианте. Напишите, какой именно разбор нужен.