Nové převodníky TI se vyjádří s 24 bity. A vy?

Nedá se říct, která z mnoha elektronických součástek je nakonec tou nedůležitější. Pro Zenerovu diodu to bývá obyčejný rezistor, aktivním filtrům zase sluší operační zesilovače, a kam bychom se třeba dovolali, nebýt maličké antény! Krása jednotlivých prvků spočívá v tom, jak spolu dokážou vzájemně spolupracovat, většinou i zcela nehybně. Některé patří do analogových systémů, ale neztratí se ani v číslicové oblasti. Vévodí jim A/D převodník, se kterým chytře zvládneme obojí, a dokonce pod jednou střechou.

S hranou tři milimetry

Jednu z výše zmíněných, klíčových polovodičových struktur koncem loňského roku představila též společnost Texas Instruments [1]. V podobě miniatur s označením ADS127L11 půjde o nejmenší širokopásmový analogově-číslicový převodník (ADC) s krásným rozlišením 24 bitů, který při měření signálů nechá výrobce vynikat právě jeho přesností a ještě širším záběrem. Součástka se uplatní při obecném sběru dat (DAQ), při analýze vibrací, v akustice, automatizaci a řízení, letectví, medicíně (EEG), při analýze kvality napájení v rozvodných sítích apod. Co vše ale dvacetivývodová struktura zabydlená v pouzdrech typu TSSOP o rozměrech 6,5 × 4,4 mm nebo také WQFN, zde již s velikostí 3,0 × 3,0 mm, vývojářům nabízí? Zjednodušený blokový diagram nového převodníku ADS127L11 s modulátorem delta-sigma vykazujícím nízký drift, včetně malého rušení, nám zachycuje obr. 2. ADC zde pro širokopásmový filtr uvažuje rychlosti až 400 kSPS, zatímco s přispěním dalšího bloku filtru slibujícího nízkou prodlevu se nyní v rámci stejného integrovaného obvodu vyšplháme až na 1 067 kSPS. Prvek se pyšní vyváženou kombinací parametrů ve střídavé, ale i stejnosměrné oblasti, kterou dále podtrhuje nízkou vlastní spotřebou dosahující ve vysokorychlostním režimu 18,6 mW. Výrobce pak nezapomíná ani na volitelné buffery – pro oba analogové vstupy i vnější napěťovou referenci s cílem omezit nežádoucí zatěžování signálu. Zmínit ale musíme též architekturu s předpoklady pro odstupňování proudového odběru, kdy na základě dvou módů optimalizujeme rychlost, rozlišení, a tudíž i spotřebu polovodičového systému, kterou jsme již pro případ 400 kSPS uvedli výše. Za předpokladu režimu „low-speed“ pak můžete počítat s 50 kSPS a zatížením 3,3 miliwatty. Nastavení registrů, včetně vstupních a výstupních dat, máme ošetřeno s CRC [2].

Co když bude převodníků víc

Přítomné sériové rozhraní umožňuje A/D převodníku pracujícímu jinak až do +125 °C snižovat počet vstupů či výstupů, které bude v návaznosti na SPI třeba nutné i galvanicky oddělovat. Jak vyplývá z poznámky výrobce popisující činnost obvodů ADS127L11 v souběžně vzorkujících systémech [3], jednou z otázek při použití většího počtu ADC se rovněž stává rostoucí složitost signálové trasy rozhraní SPI mezi převodníky a host kontrolérem.

Naše novinka pro takové účely počítá s funkcí „daisy chain“, takže výstupní data jednoho ADC ve smyčce vždy zavádíme do vstupu SPI u následujícího převodníku. Takové spojení si pak lze představit jako provázání shift registrů individuálních ADC do jednoho a delšího.

Z pohledu SPI se nyní host kontrolér k celému řetězci připojí, jako by to byla pouze jedna virtuální součástka. Počet linek SPI tedy zůstává na čtyřech, a to bez ohledu na množství převodníků. Chip Select bude totiž oproti tradičnímu kaskádnímu řazení pouze jeden.

Na téma nové součástkové základny TI pro měřicí techniku, tentokrát ale z pohledu jejího napájení, jsme pak na stránkách DPS Elektronika od A do Z psali v [4].

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://news.ti.com/tis-new-precisionwideband-adc-pushes-data-acquisition-performancehigher-while-cutting-size-and-power-consumption-in-half

[2] Obvody ADS127L11, https://www.ti.com/product/ADS127L11

[3] ADS127L11 in Simultaneous-Sampling Systems, https://www.ti.com/lit/pdf/sbaa520

[4] Chytrá měřidla napájí měniče od TI. A také superkapacity, https://www.dps-az.cz/vyvoj/novinky/id:83079/chytrameridla-napaji-menice-od-ti-a-take-superkapacity