ADuM7701 16位隔离式Σ-Δ调制器技术手册

概述
ADuM7701 是一款高性能二阶 Σ-Δ 调制器，具有基于 ADI 公司 iCoupleri 技术的片内数字隔离功能，可将模拟输入信号转换为高速一位数据流。该套件可使用 5 V (V DD1 ) 电源运行，并可接受 ±250 mV（±320 mV 满量程）的伪差分输入信号。伪差分输入适合在需要电气隔离的高电压应用中进行并联电压监控。

模拟输入由高性能模拟调制器持续取样，并转换为数据速率高达 21 MHz 的 1 密度数字输出流。可以使用适当的数字滤波器重构原始信息以在 78. l kSPS 时实现 86 dB 的信噪比 (SNR)，使 ADuM7701 具有 20 MHz 的 MCLK。串行输入/输出使用 5 V 或 3.3 V 电源 (V DD2 ) 运行。

串行接口采用数字隔离。高速互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术与整体式变压器技术相结合，意味着片内隔离能够提供比光耦合器套件等替代方案更出色的性能特点。ADuM7701 套件可采用 16 引脚和 8 引脚宽体 SOIC 封装，工作温度范围为 -40°C 至 +125° C。
数据表：*附件：ADuM7701 16位隔离式Σ-Δ调制器技术手册.pdf

应用

• 分流器电流监控
• AC 电机控制
• 电源和太阳能逆变器
• 风轮机逆变器
• 模数和光隔离器替换
  特性
• 5 MHz 至 21 MHz 主时钟输入频率
• 失调漂移与温度：±0.6 μV/°C（最大值）
• SNR：86 dB（典型值）
• 16 位，无失码
• 满量程模拟输入电压范围：±320 mV
• ENOB：14 位（典型值）
• I DD1 ：10 mA（最大值）
• 板载数字隔离器
• 工作温度范围：−40°C 至 +125°C
• 高共模瞬变抗扰度：150 kV/μs（最小值），VDD2 = 3.3 V
• 宽体 SOIC
  • 16 引脚 SOIC_W
  • 8 引脚 SOIC_IC，爬电距离更长
• 安全和监管审批（申请中）
  • UL 认证
    • 5700 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收通知 SA
  • VOE 合规证书
    • DIN V VDE V 0884-10
    • VlORM = 1270 VPEAK
    • DIN V VDE V 0884-11
    • VlORM = 1060 VPEAK
      特性
• 5 MHz 至 21 MHz 主时钟输入频率
• 失调漂移与温度：±0.6 μV/°C（最大值）
• SNR：86 dB（典型值）
• 16 位，无失码
• 满量程模拟输入电压范围：±320 mV
• ENOB：14 位（典型值）
• I DD1 ：10 mA（最大值）
• 板载数字隔离器
• 工作温度范围：−40°C 至 +125°C
• 高共模瞬变抗扰度：150 kV/μs（最小值），VDD2 = 3.3 V
• 宽体 SOIC
  • 16 引脚 SOIC_W
  • 8 引脚 SOIC_IC，爬电距离更长
• 安全和监管审批（申请中）
  • UL 认证
    • 5700 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收通知 SA
  • VOE 合规证书
    • DIN V VDE V 0884-10
    • VlORM = 1270 VPEAK
    • DIN V VDE V 0884-11
    • VlORM = 1060 VPEAK

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

电路信息

ADuM7701隔离式Σ - Δ调制器将模拟输入信号转换为高速（最高21 MHz）单比特数据流。调制器输出的时间平均单比特数据与输入信号直接成比例。图20展示了ADuM7701的典型应用电路，该电路在模拟输入、电流检测电阻或分流器以及数字输出之间提供隔离，数字输出随后由数字滤波器处理以提供N位字。

模拟输入

ADuM7701的伪差分模拟输入通过开关电容电路实现。该电路采用二阶调制器级，将输入信号数字化为单比特输出流。采样时钟（MCLKIN）为转换过程以及ADuM7701的输出数据流提供时钟信号。此时钟信号由外部提供给ADuM7701。模拟输入信号由调制器连续采样，并与内部电压基准进行比较。准确表示输入信号的数字流在转换器输出端出现（见图25）。

0 V的差分信号理想情况下会在MDAT输出引脚产生交替的1和0的数据流。此输出高电平占50%的时间，低电平占50%的时间。250 mV的差分输入会产生高电平占89.06%时间的1和0数据流。 - 250 mV的差分输入会产生高电平占10.94%时间的1和0数据流。

320 mV的差分输入理想情况下会产生全为1的数据流。 - 320 mV的差分输入理想情况下会产生全为0的数据流。ADuM7701的绝对满量程范围为±320 mV，规定的满量程性能范围为±250 mV，如表14所示。

要重建原始输入信息，此输出必须进行数字滤波和抽取。推荐使用sinc3滤波器，因为该滤波器比ADuM7701调制器的一阶或二阶滤波器更高阶。当使用256抽取率时，所得16位字速率为78.1 kSPS，假设外部时钟频率为20 MHz。有关sinc滤波器实现的更多详细信息，请参阅数字滤波器部分。图26显示了ADuM7701相对于16位输出的传递函数。