AD7730/AD7730L：高精度桥接传感器ADC的卓越之选

在电子工程师的设计工作中，选择合适的模数转换器（ADC）对于实现精确测量至关重要。AD7730和AD7730L作为Analog Devices推出的两款高性能桥接传感器ADC，在称重和压力测量等领域展现出了强大的性能和广泛的应用前景。

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一、AD7730/AD7730L概述

1.1 关键特性

AD7730和AD7730L具有诸多令人瞩目的关键特性。AD7730拥有230,000计数（峰 - 峰值）的分辨率，而AD7730L也有110,000计数（峰 - 峰值）的分辨率，能够满足高精度测量的需求。它们的偏移漂移和增益漂移都非常小，如AD7730的偏移漂移为5 nV/°C，增益漂移为2 ppm/°C；AD7730L的偏移漂移小于1 ppm/°C，增益漂移为3 ppm/°C，这使得它们在不同温度环境下都能保持稳定的性能。同时，它们的线频率抑制能力大于150 dB，能有效减少外界干扰。

1.2 功能特点

这两款芯片都具备缓冲差分输入、可编程滤波器截止频率等功能。它们还拥有双通道可编程增益前端，可根据不同的输入信号进行灵活调整。片上DAC可用于去除偏移/皮重电压，FASTStep™模式能使芯片快速响应输入信号的变化，支持AC或DC激励，并且可以单电源供电，大大简化了设计。

1.3 应用领域

主要应用于称重秤和压力测量等领域。在称重秤应用中，能够精确测量物体的重量；在压力测量方面，可对各种压力信号进行准确采集和转换。

二、芯片详细解析

2.1 功能框图

AD7730和AD7730L的功能框图展示了其内部结构。它们包含了参考检测、VBIAS、Sigma - Delta A/D转换器、缓冲器、可编程数字滤波器、Sigma - Delta调制器、PGA、MUX等模块。这些模块协同工作，实现了对输入信号的精确处理和转换。

2.2 模拟输入

芯片具有两个差分模拟输入通道，可处理单极性或双极性输入信号。输入信号经过缓冲器后，进入可编程增益放大器（PGA），PGA可处理四种单极性和四种双极性输入范围。同时，片上的6位DAC可对输入信号进行偏移调整，确保输入到PGA的信号范围尽可能接近标称值。

2.3 参考输入

参考输入为差分输入，共模范围从AGND到AVDD。标称参考电压可根据HIREF位设置为+2.5 V或+5 V。芯片还具备参考检测功能，当参考电压低于0.3 V或输入开路时，会设置NO REF位，确保转换和校准的准确性。

2.4 数字滤波

数字滤波器由两级组成。第一级是sinc3低通滤波器，其截止频率和输出速率可通过Filter寄存器的SF0 - SF11位进行编程。第二级滤波器有三种工作模式：正常FIR模式、FASTStep模式和SKIP模式。不同模式适用于不同的应用场景，可根据实际需求进行选择。

2.5 校准功能

芯片提供了多种校准选项，包括内部零刻度校准、内部满刻度校准、系统零刻度校准和系统满刻度校准。校准操作可通过Mode寄存器的MD2、MD1和MD0位进行编程。校准能够有效去除芯片的偏移和增益误差，提高测量的准确性。

三、使用与配置

3.1 时钟与振荡器

芯片需要一个主时钟输入，可通过外部CMOS兼容时钟信号或连接晶体振荡器/陶瓷谐振器来提供。时钟频率会影响输入采样频率、调制器采样频率、-3 dB频率、输出更新速率和校准时间等参数。

3.2 系统同步

SYNC输入可用于重置调制器和数字滤波器，实现多个芯片的同步操作。在多芯片系统中，通过同步操作可使各个芯片的输出寄存器同时更新，提高系统的一致性。

3.3 单触发转换

SYNC输入还可作为启动转换命令，使芯片以传统转换器的方式工作。也可通过向Mode寄存器的MD2、MD1、MD0位写入0, 1, 0来启动单触发转换。

3.4 复位与待机

RESET输入可将芯片的所有逻辑、数字滤波器和模拟调制器重置为默认状态。STANDBY输入可使芯片进入低功耗待机模式，在待机模式下，芯片保留所有寄存器的内容，仍可读取数据。

3.5 数字输出

芯片具有两个数字输出引脚D0和D1，当Mode寄存器的DEN位设置为1时，可通过Mode寄存器的D0和D1位对其进行编程，为用户提供了额外的数字控制功能。

3.6 串行接口

芯片的可编程功能通过串行接口进行控制。访问内部寄存器需要先向Communications寄存器写入数据，以确定后续操作是读还是写，以及操作的寄存器。读写操作的时序和控制方式在文档中有详细说明，需要根据具体的应用场景进行配置。

四、应用案例

4.1 DC激励桥应用

在DC激励桥应用中，桥的激励电压为固定DC电压。AD7730可直接将桥的输出信号进行转换，其缓冲输入允许连接必要的降噪电容。同时，芯片的ratiometric特性可有效消除激励电压变化的影响，提高测量的准确性。在这种应用中，建议将芯片设置为CHOP模式，以减少漂移的影响。

4.2 AC激励桥应用

AC激励桥应用可解决DC激励应用中热电偶、偏移和漂移等问题。芯片通过ACX和ACX信号同步桥的激励电压切换，同时可通过Filter寄存器的DL位编程延迟，以解决信号切换后的 settling时间问题。

4.3 双极性激励桥应用

对于需要处理双极性激励桥输入的应用，可通过外部电路对芯片的模拟和数字电源进行适当配置，同时生成合适的参考电压。文档中给出了具体的电路示例，可根据实际情况进行调整。

五、总结

AD7730和AD7730L以其高精度、低漂移、灵活的配置和丰富的功能，为电子工程师在称重和压力测量等领域的设计提供了优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和场景，合理配置芯片的参数，注意时钟、电源、接地和布局等方面的问题，以充分发挥芯片的性能。同时，通过正确的校准操作，可进一步提高测量的准确性和稳定性。你在使用AD7730/AD7730L的过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。