AD363/AD364：16通道12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的深度解析

一、產(chǎn)品概述

AD363和AD364是完整的16通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)?a href="http://m.brongaenegriffin.com/analog/" target="_blank">模擬電壓進(jìn)行調(diào)理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這兩款產(chǎn)品主要由模擬輸入級(jí)（AIS）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）兩部分組成，在商業(yè)（0°C至 +70°C）和軍事（ -55°C至 +125°C）溫度范圍內(nèi)均可穩(wěn)定工作。

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二、產(chǎn)品特性

（一）AD363

• 通道選擇與模式控制：具備數(shù)字控制的通道選擇和模式控制功能，支持16個(gè)單端通道或8個(gè)差分通道。
• 吞吐量：擁有25 kHz的吞吐量速率。
• 精度保障：在全溫度范圍內(nèi)保證無漏碼。

（二）AD364

• 通道選擇與模式控制：同樣具備數(shù)字控制的通道選擇和模式控制，支持16個(gè)單端通道或8個(gè)差分通道。
• 吞吐量：吞吐量速率為20 kHz。
• 精度保障：全溫度范圍內(nèi)無漏碼，且具有三態(tài)緩沖數(shù)字輸出。

三、產(chǎn)品詳細(xì)描述

（一）系統(tǒng)組成

AIS包含兩個(gè)8通道多路復(fù)用器、一個(gè)通道地址寄存器、一個(gè)單位增益儀表放大器和一個(gè)采樣保持放大器。多路復(fù)用器可配置為8通道差分或16通道單端模式，通過內(nèi)部用戶控制開關(guān)，能在單端和差分模式間靈活切換，方便處理不同類型的信號(hào)。

（二）ADC性能差異

兩款產(chǎn)品的ADC均為完整的12位逐次逼近型轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置時(shí)鐘和精密參考。AD363的ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間為25 μs，最大線性誤差為 +0.012%，有五種用戶可選輸入范圍；AD364的ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間為32 μs，采用單芯片轉(zhuǎn)換器，具有三態(tài)輸出緩沖電路，有三種用戶可選輸入范圍。

四、技術(shù)規(guī)格

（一）模擬輸入

• 輸入數(shù)量：16個(gè)單端或8個(gè)差分輸入（電子可選）。
• 輸入電壓范圍：AD363有多種范圍可選，AD364主要為 ±10 V。
• 輸入電流和阻抗：每通道輸入（偏置）電流最大為 ±50 nA，輸入阻抗為 (10^{10}Omega) 和10 pF。
• 共模抑制和串?dāng)_：共模抑制比在1 kHz、20 V p-p時(shí)最小為70 dB，通道間串?dāng)_在1 kHz、20 V p-p時(shí)最大為 -80 dB。

（二）精度指標(biāo)

• 增益誤差：AD363為 ±0.05% FSR（可調(diào)整為零）。
• 偏移誤差：?jiǎn)螛O性和雙極性偏移誤差均可調(diào)整為零。
• 線性誤差：AD363的差分線性誤差最大為 ±1/2 LSB。

（三）溫度系數(shù)

增益和偏移的溫度系數(shù)在不同產(chǎn)品中有不同表現(xiàn)，如AD363的增益溫度系數(shù)最大為 ±30 ppm/°C。

（四）信號(hào)動(dòng)態(tài)特性

• 轉(zhuǎn)換時(shí)間：AD363最大為25 μs，AD364最大為32 μs。
• 吞吐量速率：AD363最小為25 kHz，AD364最小為20 kHz。
• 采樣保持相關(guān)參數(shù)：采樣保持孔徑延遲、孔徑不確定性等都有相應(yīng)的規(guī)格。

（五）數(shù)字輸入輸出信號(hào)

• 數(shù)字輸入：包括通道選擇、采樣保持命令、模式選擇等控制信號(hào)。
• 數(shù)字輸出：并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)均有特定的編碼格式和輸出驅(qū)動(dòng)能力。

（六）電源要求

需要 +15 V、 -15 V和 +5 V電源，總功耗最大為2 W。

五、引腳功能

（一）AD363引腳功能

涵蓋單端/差分模式選擇、數(shù)據(jù)輸出、模擬輸入、控制信號(hào)等多種功能。

（二）AD364引腳功能

同樣包含模式選擇、數(shù)據(jù)模式選擇、芯片選擇、地址控制等重要功能。

六、設(shè)計(jì)與操作

（一）設(shè)計(jì)理念

將數(shù)據(jù)采集任務(wù)分為兩部分，優(yōu)化了各部分性能，提高了生產(chǎn)良率，降低了成本，且標(biāo)準(zhǔn)配置封裝便于操作。

（二）系統(tǒng)時(shí)序

正常工作流程包括通道地址鎖存、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)、采樣保持控制、轉(zhuǎn)換完成等步驟，通過合理的時(shí)序安排可提高吞吐量。

（三）ADC操作

• AD363 - ADC：串行數(shù)據(jù)在內(nèi)部時(shí)鐘上升沿變化，下降沿穩(wěn)定。
• AD364 - ADC：有通用控制輸入（CE、CS和R/C）和內(nèi)部寄存器控制輸入（ (12/8) 和 (A_{O}) ），可控制輸出數(shù)據(jù)格式和轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng)度。

（四）接口模式

• 標(biāo)準(zhǔn)全控制接口：通過 (overline{CS}) 選擇設(shè)備， (R/C) 選擇功能，CE進(jìn)行定時(shí)控制。
• 獨(dú)立操作模式：可僅用 (R/C) 控制，有不同的循環(huán)方式。

七、應(yīng)用要點(diǎn)

（一）單端/差分模式控制

可通過內(nèi)部模擬開關(guān)在單端和差分模式間切換，能混合處理單端和差分輸入信號(hào)。

（二）輸入通道尋址

通過特定的地址位選擇通道，在通道地址改變時(shí)需考慮信號(hào)穩(wěn)定時(shí)間。

（三）輸入通道地址鎖存

利用鎖存功能可固定輸入通道地址，方便在多設(shè)備環(huán)境中使用。

（四）采樣保持模式控制

采樣保持功能可凍結(jié)信號(hào)，便于轉(zhuǎn)換，也可根據(jù)信號(hào)變化情況靈活配置。

（五）模擬輸入部分偏移調(diào)整

在特殊情況下可對(duì)模擬輸入部分的偏移進(jìn)行調(diào)整，但通常校準(zhǔn)在ADC部分進(jìn)行。

作為電子工程師，在使用AD363/AD364時(shí)，需充分了解其特性和規(guī)格，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求合理配置和操作，以實(shí)現(xiàn)最佳的數(shù)據(jù)采集效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似產(chǎn)品的使用難題呢？