وبلاگ شرکت در مورد ADI ADG731 مولتی پلکسرهای آنالوگ یکپارچه CMOS ۳۲ کانال کنترل شده سریالی

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. ADI را تامین می کندADG731مالتی پلکسر آنالوگ کنترل سریال 32 کاناله CMOS یکپارچه.

منADG731نمای کلی محصول
راADG731یک مالتی پلکسر آنالوگ کنترل سریال 32 کاناله CMOS تک تراشه با کارایی بالا است. این یک طراحی یکپارچه تک تراشه ای را اتخاذ می کند و معماری سوئیچینگ سیگنال 32:1 را با 32 ورودی سیگنال آنالوگ تک انتها و یک سیگنال خروجی مشترک را تحقق می بخشد. این جزء اصلی یک سیستم اکتساب، تشخیص و کنترل سیگنال آنالوگ چند کاناله است. این تراشه طراحی دست و پا گیر کنترل آدرس موازی مالتی پلکسر سنتی را کنار گذاشته و به یک رابط سریال سه سیمه سازگار با SPI مجهز شده است که سیم کشی سخت افزاری و اشغال منبع کنترل اصلی را بسیار ساده می کند. در عین حال، برای متعادل کردن امپدانس کم، اعوجاج سیگنال کم و سرعت سوئیچینگ بالا، به فناوری CMOS بالغ متکی است، که آن را برای سناریوهای سوئیچینگ سیگنال آنالوگ دقیق صنعتی مناسب می‌کند.
 

راADG731از یک بسته 48-TQFP استفاده می کند که اندازه جمع و جور است، عملکرد اتلاف حرارت عالی دارد و محدوده دمایی درجه صنعتی -40 تا +85 درجه سانتیگراد را پوشش می دهد. این دستگاه از طیف گسترده ای از منبع تغذیه تک/دوگانه پشتیبانی می کند و می تواند به طور انعطاف پذیر با سیستم هایی با معماری های مختلف منبع تغذیه مانند دستگاه های قابل حمل، اندازه گیری و کنترل صنعتی و ابزار سازگار شود. این دستگاه ترجیحی برای سناریوهای چند سوئیچینگ سیگنال آنالوگ چند کاناله است.

II. توابع اصلی و ویژگی های معماریADG731
1. طراحی معماری کانال
راADG731دارای 32 کانال سوئیچینگ آنالوگ با قابلیت کنترل مستقل، با استفاده از یک ورودی تک سر و معماری خروجی مشترک. از کدگذاری آدرس باینری 5 بیتی برای دستیابی به دروازه‌بندی دقیق تمام 32 کانال استفاده می‌کند، که امکان اتصال تنها یک کانال را در هر زمان فراهم می‌کند و از تداخل سیگنال بین کانال‌ها جلوگیری می‌کند. همه کانال‌های آنالوگ از انتقال سیگنال Rail-to-Rail پشتیبانی می‌کنند و دامنه دینامیکی ولتاژ منبع تغذیه را به حداکثر می‌رسانند و با نیازهای سوئیچینگ سیگنال‌های کوچک ولتاژ پایین و سیگنال‌های آنالوگ دامنه معمولی سازگار می‌شوند.

2. رابط کنترل سریال
بر خلاف مالتی پلکسرهای آدرس دهی موازی سنتی،ADG731مجهز به یک رابط سریال استاندارد سه سیمه سازگار با SPI، متشکل از یک پایه ساعت، یک پایه ورودی داده، و یک پایه انتخاب چیپ، که به مقدار زیادی از منابع کنترل اصلی GPIO نیاز ندارد. کنترل کننده اصلی می تواند با وارد کردن کد آدرس کانال 5 بیتی از طریق شیفت سریال، اتصال کانال مربوطه را به دقت کنترل کند. منطق ارتباط سریال ساده و بسیار سازگار است و می‌تواند مستقیماً به کنترل‌کننده‌های اصلی جاسازی شده مانند STM32، FPGA و DSP متصل شود و سیم‌کشی سخت‌افزاری و دشواری توسعه برنامه سیستم‌های سوئیچینگ چند کاناله را تا حد زیادی ساده‌تر کند. در همین حال، این رابط از سطوح منطقی استاندارد TTL/CMOS، با آستانه‌های سطح بالا و پایین واضح و قابلیت‌های ضد تداخل قوی پشتیبانی می‌کند.

3. مزایای فرآیند CMOS یکپارچه یکپارچه
راADG731با استفاده از یک فرآیند CMOS با کارایی بالا، یکپارچه سازی تمام سوئیچ های آنالوگ، منطق رمزگشایی، مدارهای درایور و مدارهای رابط سریال تولید می شود. این می تواند به طور مستقل عملکردهای سوئیچینگ سیگنال را بدون نیاز به دستگاه های کمکی خارجی به دست آورد که در نتیجه یکپارچگی بسیار بالایی ایجاد می کند. در مقایسه با مدارهای سوئیچینگ چند کاناله ساخته شده بر روی چندین تراشه و سوئیچ های گسسته، معماری تک تراشه به طور موثر اندازه سیستم، مصرف برق و پیچیدگی سیم کشی را کاهش می دهد، در حالی که از مشکلات سازگاری ضعیف و پایداری پایین دستگاه های گسسته جلوگیری می کند، بنابراین ثبات و قابلیت اطمینان سوئیچینگ سیگنال چند کاناله را تضمین می کند.

III. پارامترهای کلیدی عملکرد الکتریکیADG731
با پارامترهای الکتریکی عالی خود،ADG731سوئیچینگ سیگنال آنالوگ با دقت بالا، کم تلفات و تداخل کم را به دست می آورد. پارامترهای عملکرد اصلی آن به شرح زیر است و همه شاخص ها بر اساس شرایط تست استاندارد صنعت هستند:

- ویژگی های منبع تغذیه: از طیف گسترده ای از منبع تغذیه انعطاف پذیر، با ولتاژ منبع تغذیه 1.8 ~ 5.5 ولت و منبع تغذیه متقارن دوگانه 2.25 ± 2.75 ولت، پشتیبانی می کند. این می تواند با تجهیزات قابل حمل ولتاژ پایین و سیستم های اندازه گیری و کنترل صنعتی معمولی سازگار باشد و همچنان می تواند عملکرد کامل را در حالت منبع تغذیه ولتاژ پایین حفظ کند.
- ویژگی‌های امپدانس روی: مقاومت معمولی روی آن فقط 4Ω است و صافی مقاومت روشن به اندازه 0.5Ω است. ثبات مقاومتی 32 کانال عالی است، که می تواند افت ولتاژ انتقال سیگنال و اعوجاج دامنه را به حداقل برساند و از ثبات دقت در دریافت سیگنال چند کاناله اطمینان حاصل کند.
- عملکرد سیگنال دینامیک: - پهنای باند سیگنال 3dB تا 18 مگاهرتز، که می تواند نیازهای سوئیچینگ سیگنال های آنالوگ فرکانس پایین به فرکانس متوسط ​​بالا را برآورده کند. زمان تأخیر سوئیچینگ معمولی 42 ثانیه است و سرعت پاسخ سوئیچینگ سریع است و برای سناریوهای دریافت سیگنال چند کاناله با سرعت بالا مناسب است.
- ویژگی های تداخل کم: تزریق شارژ تنها 1 pC است و پالس تداخل از مدار دیجیتال به پیوند آنالوگ در طول فرآیند سوئیچینگ بسیار کوچک است. جریان نشتی خاموش معمولی 250 pA است و نشت سیگنال کانال نارسانا بسیار کم است. قابلیت سرکوب تداخل کانال به -72dB می رسد، که به طور موثر تداخل سیگنال بین کانال ها را حذف می کند و دقت دریافت سیگنال های آنالوگ ضعیف را تضمین می کند.
- جریان نشتی و عملکرد عایق: جریان نشتی در حالت روشن بسیار کم است و جریان نشتی در محدوده دمایی کامل در سطح نانو آمپر کنترل می شود که تا حد زیادی تلفات انتقال سیگنال را کاهش می دهد و برای سناریوهای تشخیص سیگنال ضعیف با دقت بالا مناسب است.
- محیط کار: محدوده دمای کاری درجه صنعتی -40 ℃ تا +85 ℃، با پایداری پارامترهای الکتریکی عالی در محیط های با دمای بالا و پایین، و می تواند با شرایط سخت سایت صنعتی سازگار شود.

IV.ADG731اصل کار و منطق کنترل
منطق اصلی کار ADG731 "رمزگشایی آدرس سریال + دروازه تک کانال" است و گردش کار کلی واضح و کارآمد است. پس از روشن شدن سیستم، تراشه اولیه مدار داخلی را کامل می کند و در حالت آماده به کار قرار می گیرد و تمام کانال های آنالوگ به طور پیش فرض خاموش هستند. دستگاه کنترل اصلی داده های آدرس کانال 5 بیتی را به صورت ذره ذره از طریق یک رابط سریال سه سیمه به تراشه منتقل می کند. پس از اینکه داده آدرس توسط یک رجیستر شیفت سریال در داخل تراشه قفل شد، برای تکمیل رمزگشایی به مدار رمزگشایی فرستاده می شود.

بر اساس سیگنال آدرس تجزیه شده، مدار رمزگشایی به طور دقیق یک کانال آنالوگ مربوطه را دروازه می کند، در حالی که 31 کانال باقیمانده خاموش می مانند و به سوئیچینگ سیگنال آنالوگ 32 به 1 دست می یابند. سیگنال های آنالوگ خارجی از طریق یک کانال رسانا به ترمینال خروجی مشترک منتقل می شوند و سپس می توانند به ماژول های پردازش پشتیبان مانند مدارهای نمونه گیری ADC و مدارهای تقویت عملیاتی متصل شوند. هنگامی که تعویض کانال مورد نیاز است، کنترل کننده اصلی کد آدرس جدید را دوباره ارسال می کند و تراشه به طور خودکار کانال اصلی را خاموش می کند و کانال جدید را روشن می کند تا تغییر مسیر سیگنال تکمیل شود. فرآیند سوئیچینگ پایدار و بدون اشکال است. همراه با مشخصه تزریق شارژ کم، می تواند به طور موثر از تداخل سیگنال در لحظه سوئیچ جلوگیری کند.
در همین حال، تراشه دارای یک مشخصه زمان بندی سوئیچینگ است که قبل از اتصال قطع می شود، که می تواند به طور موثر از اتصال کوتاه سیگنال و تضاد لینک در طول سوئیچینگ کانال جلوگیری کند و پایداری سیستم را بیشتر بهبود بخشد.

V. سناریوهای کاربردی معمولی ازADG731
با استفاده از مزایای اصلی خود در یکپارچگی چند کاناله، اعوجاج کم، تداخل کم و سهولت کنترل،ADG731به طور گسترده ای در سیستم های مختلف دریافت و کنترل سیگنال آنالوگ چند کاناله با سناریوهای کاربردی اصلی زیر استفاده می شود:

1. سیستم جمع آوری داده های چند کاناله صنعتی
در سناریوهای اکتساب چند کاناله سیگنال های حسگر آنالوگ مانند دمای صنعتی، فشار، رطوبت، ولتاژ و جریان،ADG731می تواند ورودی سیگنال سنسور 32 کانال را گسترش دهد. تراشه تکی به سوئیچینگ اشتراک‌گذاری سیگنال چند کانالی دست می‌یابد و نمونه‌گیری داده‌های چند کانالی را با یک ADC با دقت بالا کامل می‌کند، که طراحی مدار بردهای اندازه‌گیری و کنترل صنعتی را تا حد زیادی ساده می‌کند و یکپارچگی سیستم و دقت تشخیص را بهبود می‌بخشد.

2. ابزار دقیق و تجهیزات تست
در ابزارهای تست دقیق مانند اسیلوسکوپ ها، آنالایزرهای سیگنال، تسترهای امپدانس و مولتی مترهای با دقت بالا برای سوئیچینگ و راه اندازی سیگنال های تست آنالوگ چندگانه استفاده می شود. امپدانس بسیار کم، حداقل اعوجاج سیگنال و قابلیت های سرکوب تداخل می تواند ویژگی های سیگنال اصلی را تا حد زیادی حفظ کند و دقت تشخیص و ثبات اندازه گیری دستگاه را تضمین کند.

3. مدیریت باتری و سیستم تشخیص منبع تغذیه
در سیستم تشخیص ولتاژ و جریان چند گره بسته‌های باتری قدرت و منابع تغذیه ذخیره‌سازی انرژی، پارامترهای شبیه‌سازی هر سلول جداگانه از بسته باتری از طریق 32 کانال در اشتراک‌گذاری زمانی جمع‌آوری می‌شوند تا به پایش بلادرنگ وضعیت باتری دست پیدا کنند. ویژگی های ولتاژ پایین و نویز کم را می توان با نیازهای تشخیص سیگنال های باتری ضعیف تطبیق داد و از قابلیت اطمینان نظارت بر سیستم مدیریت باتری اطمینان حاصل کرد.

4. تجهیزات اندازه گیری و کنترل قابل حمل
با بهره گیری از مزایای منبع تغذیه ولتاژ گسترده، مصرف انرژی کم و اندازه کوچک، برای محصولات سبک وزن مانند ضبط کننده های داده قابل حمل و تجهیزات تست دستی مناسب است. عملکردهای دریافت سیگنال چند کاناله را در فضای محدود تجهیزات به دست می آورد، در حالی که مصرف انرژی کلی را کاهش می دهد و عمر باتری را بهبود می بخشد.

VI.ADG731طراحی سخت افزار و اقدامات احتیاطی کاربردی
1. طراحی منبع تغذیه
منبع تغذیه باید به یک خازن جداکننده فرکانس بالا 0.1μF و یک خازن فیلتر با ظرفیت بالا 10μF مجهز باشد، که نزدیک پایه برق تراشه و زمین هستند تا امواج فرکانس بالا و نوسانات فرکانس پایین در منبع تغذیه را فیلتر کنند و از نویز منبع تغذیه ناشی از تداخل علائم آنالوگ جلوگیری کنند. هنگام تغذیه با منبع تغذیه دوگانه، لازم است اطمینان حاصل شود که منبع تغذیه مثبت و منفی متقارن هستند و اتصال زمین قابل اطمینان است تا از اعوجاج سیگنال ناشی از جبران پتانسیل جلوگیری شود.

2. سیم کشی سیگنال
سیم کشی کانال ورودی آنالوگ باید تا حد امکان کوتاه و مستقیم باشد، به دور از کابل های تداخل بالا مانند ساعت های دیجیتال و منابع تغذیه باشد و کانال های آنالوگ و دیجیتال باید یک نقطه زمین مشترک داشته باشند تا از جفت شدن نویز دیجیتال به لینک آنالوگ جلوگیری شود. 32 رد ورودی، طول سیم کشی و امپدانس ثابت را حفظ می کنند و از انتقال سیگنال ثابت در تمام کانال ها اطمینان می دهند.

3. طراحی رابط سریال
تطبیق امپدانس کابل‌های ارتباطی سریال SPI انعکاس سیگنال و تداخل را کاهش می‌دهد و از انتقال اطلاعات آدرس دقیق اطمینان می‌دهد. در سناریوهای سوئیچینگ با سرعت بالا، فرکانس ساعت ارتباطی به طور معقولی برای متعادل کردن سرعت سوئیچینگ و پایداری ارتباط پیکربندی می‌شود و از ناهنجاری‌های گیت کانال ناشی از خطاهای داده جلوگیری می‌کند.

4. اتلاف گرما و سازگاری با شرایط عملیاتی
پکیج 48-TQFP عملکرد اتلاف حرارت عالی دارد و در شرایط عملیاتی معمولی به ساختار اتلاف حرارت اضافی نیاز ندارد. در سناریوهای با دمای بالا و بار بالا، سطح روکش مسی را می توان به طور مناسب افزایش داد تا کارایی اتلاف گرما بهبود یابد و اطمینان حاصل شود که تراشه در محدوده دمایی کامل کار می کند.

7. خلاصه ازADG731مزایای محصول
به عنوان مالتی پلکسر آنالوگ سریال 32 کاناله کلاسیک ADI،ADG731دارای چهار مزیت اصلی است: یکپارچگی بالا، عملکرد سیگنال عالی، کنترل آسان و پایداری بالا. در مقایسه با مالتی پلکسرهای کنترل موازی سنتی، رابط سریال تا حد زیادی منابع کنترل اصلی و فضای سیم کشی را ذخیره می کند. در مقایسه با مدارهای ترکیبی سوئیچ گسسته، معماری های یکپارچه سازگاری بالاتر، مصرف برق کمتر و حجم کمتری دارند. امپدانس بسیار کم، تزریق شارژ و تداخل، کاملاً برای سناریوهای سوئیچینگ سیگنال آنالوگ دقیق مناسب است.

با فرآیند بالغ، عملکرد پایدار و سازگاری گسترده،ADG731در بسیاری از زمینه‌ها مانند اندازه‌گیری و کنترل صنعتی، ابزار دقیق، تست انرژی و تجهیزات قابل حمل، به دستگاه اصلی ترجیحی برای سوئیچینگ سیگنال آنالوگ چند کاناله تبدیل شده است. این به طور موثر دشواری طراحی سیستم را کاهش می دهد و دقت تشخیص و قابلیت اطمینان عملیاتی تجهیزات را بهبود می بخشد.