AD7172 - 2：低功耗24位Sigma - Delta ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟 - 数字转换器（ADC）是至关重要的组件，它负责将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于各种需要精确测量和控制的场景。今天，我们就来深入探讨一款性能出色的ADC——AD7172 - 2。

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一、AD7172 - 2简介

AD7172 - 2是一款智能、低噪声、低功耗的多路复用Σ - Δ ADC，专为低带宽信号设计，具有2或4通道（全差分/单端）输入。它的输出数据速率范围从1.25 SPS到31.25 kSPS，最大通道扫描速率可达6.21 kSPS（161 µs），能满足不同应用场景下对数据采集速度的要求。

二、关键特性剖析

（一）高速灵活的输出速率

AD7172 - 2的输出速率范围极广，从1.25 SPS到31.25 kSPS，能适应多种不同的应用需求。例如，在对数据采集速度要求较高的工业自动化场景中，可以选择较高的输出速率；而在对功耗和精度要求较高的便携式设备中，则可以选择较低的输出速率。其通道扫描数据速率为6.21 kSPS/通道（161 µs 建立时间），能快速完成多通道的数据采集。

（二）卓越的性能指标

1. 分辨率：在31.25 kSPS的输出数据速率下，具有17.2位无噪声位；在5 SPS时，无噪声位可达24位，能提供高精度的测量结果。
2. 线性度：积分非线性（INL）为±2 ppm of FSR，保证了数据转换的准确性。
3. 干扰抑制：在50 ms建立时间内，对50 Hz和60 Hz的信号有85 dB的抑制能力，有效减少了外界干扰对测量结果的影响。

（三）灵活的输入通道配置

用户可以根据实际需求配置输入通道，支持2个全差分通道或4个单端通道。通过交叉点多路复用器，能够灵活选择任意模拟输入组合作为输入信号，为不同的应用场景提供了极大的便利。

（四）高精度内部参考

片上集成了2.5 V参考（±2 ppm/°C漂移），可以减少外部组件的使用，同时提供稳定的参考电压。其真正的轨到轨模拟和参考输入缓冲器，能提供高输入阻抗，便于连接高阻抗源。

（五）多样的时钟源选择

支持内部或外部时钟，可根据实际应用场景选择合适的时钟源。内部振荡器默认运行在16 MHz，内部分频为2 MHz作为调制器时钟；也可以使用外部晶体（如16 MHz晶体）或外部时钟源，为系统设计提供了更多的灵活性。

（六）低功耗设计

ADC电流仅为1.5 mA，工作温度范围为 - 40°C至 + 105°C，适合在各种恶劣环境下工作。同时，它还支持待机和掉电模式，进一步降低功耗。

三、典型应用场景

（一）过程控制

在PLC/DCS模块中，AD7172 - 2的高精度和高速度能够满足对工业过程参数的精确测量和控制要求，确保系统的稳定运行。

（二）温度和压力测量

在温度和压力测量领域，其高精度和低噪声特性能够准确地采集温度和压力信号，为工业生产和环境监测提供可靠的数据支持。

（三）医疗和科学多通道仪器

在医疗和科学仪器中，多通道输入和高精度的特点使其能够同时采集多个信号，满足复杂的测量需求。

（四）色谱分析

在色谱分析中，AD7172 - 2的快速数据采集能力和高精度能够提高分析的准确性和效率。

四、电路设计要点

（一）电源设计

AD7172 - 2有三个独立的电源引脚：AVDD1、AVDD2和IOVDD。AVDD1为交叉点多路复用器和集成的模拟及参考输入缓冲器供电；AVDD2为内部1.8 V模拟LDO稳压器供电，该稳压器为ADC核心供电；IOVDD为内部1.8 V数字LDO稳压器供电，该稳压器为ADC的数字逻辑供电。在设计电源时，要注意电源的稳定性和去耦，推荐使用如ADP7118、ADM660和ADP7182等线性稳压器。

（二）数字通信

AD7172 - 2采用3或4线SPI接口，兼容QSPI™、MICROWIRE和DSP。接口工作在SPI模式3，数据在SCLK的下降沿输出，上升沿采样。通过通信寄存器控制对ADC寄存器映射的访问，读取ID寄存器是验证与设备正确通信的推荐方法。

（三）配置灵活性

AD7172 - 2具有高度的配置灵活性，用户可以根据实际需求配置通道、设置和操作模式。例如，可以选择不同的模拟输入对、参考源、滤波器类型和输出数据速率等。通过合理配置这些参数，可以满足不同应用场景的需求。

五、数字滤波器选择

AD7172 - 2提供了三种灵活的滤波器选项：Sinc5 + Sinc1滤波器、Sinc3滤波器和增强型50 Hz和60 Hz抑制滤波器。

（一）Sinc5 + Sinc1滤波器

适用于多路复用应用，在2.6 kSPS及以下的输出数据速率下可实现单周期建立。其sinc5块输出固定在最大速率31.25 kSPS，sinc1块输出数据速率可变化以控制最终ADC输出数据速率。

（二）Sinc3滤波器

在较低速率下具有最佳的单通道噪声性能，适用于单通道应用。其建立时间等于3/输出数据速率，具有良好的频率滚降和宽陷波特性，能有效抑制特定频率的干扰。

（三）增强型50 Hz和60 Hz抑制滤波器

能够同时抑制50 Hz和60 Hz的干扰，用户可以在建立时间和抑制能力之间进行权衡。该滤波器通过对Sinc5 + Sinc1滤波器的输出进行后滤波实现，使用时需选择Sinc5 + Sinc1滤波器以达到指定的建立时间和噪声性能。

六、操作模式与校准

（一）操作模式

AD7172 - 2具有连续转换模式、连续读取模式、单转换模式、待机模式和掉电模式等多种操作模式。用户可以根据实际需求选择合适的模式，以满足不同的应用场景。

（二）校准

支持两点校准，包括内部零刻度校准、系统零刻度校准和系统满刻度校准，可消除偏移和增益误差。校准过程类似于ADC转换，需要一定的时间完成，使用较低的输出数据速率可获得更好的校准精度。

七、总结

AD7172 - 2以其高速灵活的输出速率、卓越的性能指标、灵活的输入通道配置、高精度内部参考、多样的时钟源选择和低功耗设计等特点，成为了电子工程师在设计高精度数据采集系统时的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求合理配置其参数，充分发挥其优势，为各种应用场景提供可靠的解决方案。你在使用AD7172 - 2的过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享你的经验和见解。