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  模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是思瑞浦3PEAK持續(xù)創(chuàng)新與耕耘的重點(diǎn)產(chǎn)品系列。思瑞浦3PEAK推出16位8通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器——TPAFE5160，內(nèi)置高壓鉗位電路、可編程增益放大器、低通濾波器和ADC驅(qū)動器，以及高精度基準(zhǔn)源，實(shí)現(xiàn)了完整的集成式低噪聲采樣鏈路。

  TPAFE5160廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)、配電自動化、工業(yè)自動化和控制、儲能、數(shù)字電源、自動化測試設(shè)備等領(lǐng)域。

  TPAFE5160

  產(chǎn)品特色

  ●TPAFE5160內(nèi)置16位8通道同步采樣ADC，每通道均可達(dá)350kSPS吞吐速率。

  ●輸入范圍：±10V或±5V。

  ●模擬輸入端阻抗達(dá)到1MΩ，且具有輸入鉗位保護(hù)，輸入耐壓可達(dá)±30V， 滿足工業(yè)、電力等復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用中的高耐壓需求。

  ●內(nèi)置2.5V電壓基準(zhǔn)，典型溫漂10ppm/℃。

  ●輸出接口通信可靈活選擇SPI或并口通信。

  圖1. TPAFE5160內(nèi)部框圖

  TPAFE5160

  產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)

  在電力繼電保護(hù)等應(yīng)用中， 系統(tǒng)需要使用ADC芯片對電壓和電流進(jìn)行同步采樣，以準(zhǔn)確分析功率和諧波。以電力測量設(shè)備為例，在輸入信號滿擺幅的1/20甚至1/40的范圍內(nèi)，均需達(dá)到千分之二的精度;且在-40~85℃的苛刻環(huán)境下均要滿足精度要求。這要求ADC的信噪比、線性度、諧波失真等各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)都要達(dá)到相應(yīng)水平，且在高低溫下都要有穩(wěn)定表現(xiàn)。

  TPAFE5160具備同步采樣、高速、低噪聲、高線性度等特點(diǎn)，滿足此類場合需求。 TPAFE5160的部分關(guān)鍵指標(biāo)和全溫表現(xiàn)如下：

  信噪比和諧波失真

  信噪比和諧波失真，是ADC的關(guān)鍵動態(tài)參數(shù)，體現(xiàn)了噪聲水平和測量交流信號時(shí)的線性度。

  TPAFE5160輸入信號SNR全溫范圍穩(wěn)定在90dB左右，諧波失真則在-103dB以下。如下圖2所示(fin=1kHz sine wave)：

  圖2.

  積分非線性INL與差分非線性DNL

  INL和DNL是ADC的關(guān)鍵直流參數(shù)，體現(xiàn)了測量直流信號的線性度水平。TPAFE5160的非線性誤差實(shí)測值小于1LSB(1LSB為輸入滿擺幅的十萬分之一點(diǎn)五)：

  INL典型值正負(fù)0.7LSB，高低溫1LSB，如下圖3所示。

  圖3.

  DNL典型值正負(fù)0.5LSB，高低溫0.6LSB，如下圖4所示。

  圖4.

  電壓基準(zhǔn)性能

  TPAFE5160同時(shí)支持內(nèi)部電壓基準(zhǔn)和外部電壓基準(zhǔn)工作方式，內(nèi)部電壓基準(zhǔn)典型溫漂性能為10ppm/℃。-40℃~125℃全溫漂性能如下圖5所示。

  圖5.、

  輸出數(shù)據(jù)速率和接口

  TPAFE5160轉(zhuǎn)換時(shí)間和采樣時(shí)間之和小于3uS，每通道ADC可支持350kSPS連續(xù)采樣。TPAFE5160支持并口輸出模式和SPI串口輸出模式。在串口模式下，DOUTA、DOUTB分別對應(yīng)前后各4個(gè)通道ADC的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。

  05ESD

  TPAFE5160的ESD表現(xiàn)處于行業(yè)領(lǐng)先，可提高在應(yīng)用中抗靜電干擾的能力。如下表1所示：

  表1.

  輸入口耐壓

  ADC輸入耐壓最高可達(dá)±30V。應(yīng)用中由于系統(tǒng)過壓、過流或者短路等各種場景可能會在輸入端引入高壓波動，TPAFE5160對此有更強(qiáng)的抵抗能力。如下圖6所示。

  圖6.

  TPAFE5160

  典型應(yīng)用場景

  如下圖7為多路電壓/電流采集的典型應(yīng)用框圖。TPAFE5160只需要單端5V供電，即可支持8路高達(dá)±10V的信號輸入，也可通過切換外置模擬開關(guān)，擴(kuò)展支持更多路信號的采集。同時(shí)，思瑞浦(3PEAK)可為客戶提供完整的信號鏈解決方案，包括運(yùn)算放大器、儀表放大器等各種通用和特殊放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、接口芯片、數(shù)字隔離器、電源(線性電源LDO、開關(guān)電源 DC-DC)等產(chǎn)品。

  圖7.

  上電或者掉電過程中，若電源電壓低于最低工作電壓時(shí)，內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)是不可控的狀態(tài)，具體的表現(xiàn)與外部電路有關(guān)，運(yùn)放輸出可能會出現(xiàn)異常，如出現(xiàn)短時(shí)間的脈沖(Glitch)。在一些應(yīng)用場景如過流保護(hù)、過壓保護(hù)，會采用運(yùn)放做信號放大或者用做比較器;該Glitch可能會讓系統(tǒng)誤認(rèn)為發(fā)生了過流或者過壓，從而引起誤動作。在電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、電梯等安全性要求高的應(yīng)用，若發(fā)生誤動作，可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

  350kSPS、16位8通道同步采樣ADC--TPAFE5160憑借高精度、高速、全溫穩(wěn)定性、高耐壓的特性，能更好地滿足繼電保護(hù)、配電自動化、工業(yè)自動化和控制、儲能、數(shù)字電源、自動化測試設(shè)備等行業(yè)的應(yīng)用需求。思瑞浦(3PEAK)將持續(xù)專注高性能ADC產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)，為工業(yè)、電力等行業(yè)發(fā)展需求提供關(guān)鍵技術(shù)支持。