AD7747ARUZ-REEL7

内置温度传感器的24-bit 电容数字转换器 AD7747 特性 概述 电容数字转换器 采用单芯片解决方案的新标准 可与单一或差分接地式传感器接口 分辨率：最低20 aF(即最高19.5-bit ENOB) 精度：10 fF 线性度： 0.01% 共模(不可变)电容最大可达17 pF 满量程(可变)电容范围：±8 pF 更新速率：5 Hz至45 Hz 8.1 Hz更新速率时，50 Hz、60 Hz同时抑制 有源屏蔽保护传感器连接 片内温度传感器 分辨率：0.1°C，精度：±2°C 电压输入通道 内部时钟振荡器 双线式串行接口(I2C®兼容) 电源 2.7 V至5.25 V单电源供电 功耗：0.7 mA 工作温度：-40℃至+125℃ 16引脚TSSOP封装 AD7747是一款高分辨率、Σ-Δ型电容数字转换器(CDC)。 要测量的电容可直接连接到器件输入端。该架构还具有高 分辨率(24-bit无失码、最高19.5-bit有效分辨率)、高线性度 (±0.01%)和高精度(±10 fF工厂校准)等固有特性。AD7747的 电容输入范围是±8 pF(可变)，而且可接受最大17 pF共模电 容(不可变)，后者可以通过一个可编程片内数字电容转换 器(CAPDAC)来平衡。 AD7747针对一块极板接地的单端或差分输入电容传感器设 计。对于浮动式(不接地)电容传感器，推荐使用AD7745或 AD7746。 该器件内置一个片内温度传感器，其分辨率为0.1°C，精度 为±2°C；还集成片内基准电压源和片内时钟发生器，因此 在电容传感器应用中无需任何额外外部元件。此款器件配 有一个标准电压输入，当与差分基准电压输入结合使用 时，可方便地与一个外部温度传感器(如RTD、热敏电阻或 二极管等)接口。 应用 AD7747具有一个双线式I2C兼容串行接口，可采用2.7 V至 汽车电子、工业和医疗系统，用于： 压力测量 位置检测 近程传感 液位检测 流量计 杂质检测 5.25 V单电源供电，额定温度范围为汽车电子温度范围-40°C 至+125°C，采用16引脚TSSOP封装。 功能框图 VDD TEMP SENSOR CLOCK GENERATOR VIN(+) VIN(–) 24-BIT GENERATOR MUX AD7747 I2C SERIAL INTERFACE DIGITAL FILTER SDA SCL CIN1(+) CONTROL LOGIC CALIBRATION CIN1(–) SHLD RDY VOLTAGE REFERENCE CAP DAC 1 EXCITATION REFIN(+) REFIN(–) GND 05469-001 CAP DAC 2 图1 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2007 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD7747 目录 特性...................................................................................................1 Cap DAC A寄存器....................................................................19 应用.................................................................................................. 1 Cap DAC B寄存器 ................................................................... 19 概述.................................................................................................. 1 Cap失调校准寄存器 ............................................................... 20 功能框图 ........................................................................................ 1 Cap增益校准寄存器 ............................................................... 20 修订历史 ..........................................................................................2 Volt增益校准寄存器................................................................20 规格...................................................................................................3 电路描述 ........................................................................................21 时序规格 ......................................................................................5 概览 .............................................................................................21 绝对最大额定值............................................................................ 6 电容数字转换器 ...................................................................... 21 ESD警告 ...................................................................................... 6 有源交流屏蔽概念.................................................................. 21 引脚配置和功能描述 ....................................................................7 CAPDAC.................................................................................... 21 典型性能参数 ................................................................................ 8 单端容性配置 ...........................................................................22 输出噪声与分辨率规格 .............................................................11 差分容性配置 .......................................................................... 22 串行接口 ........................................................................................12 寄生电容 ....................................................................................23 读操作........................................................................................ 12 寄生电阻 ....................................................................................23 写操作.........................................................................................12 寄生串联电阻 .......................................................................... 23 AD7747复位 ..............................................................................13 容性增益校准 .......................................................................... 23 广播 ............................................................................................ 13 容性系统失调校准.................................................................. 24 寄存器描述....................................................................................14 内部温度传感器 .......................................................................24 状态寄存器............................................................................... 15 外部温度传感器 .......................................................................24 Cap数据寄存器........................................................................ 15 电压输入 ....................................................................................25 VT数据寄存器 ........................................................................ 15 VDD监控 ..................................................................................... 25 Cap设置寄存器.........................................................................16 典型应用原理图 .......................................................................26 VT设置寄存器 ......................................................................... 16 外形尺寸 ....................................................................................... 27 EXC设置寄存器 ...................................................................... 17 订购指南 ...................................................................................27 配置寄存器................................................................................18 修订历史 2007年1月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 28 AD7747 技术规格 除非另有说明，VDD = 2.7 V至3.6 V或4.75 V至5.25 V；GND = 0 V；EXC = ±VDD × 3/8；−40°C至+125°C。 表1. 参数 容性输入 转换输入范围 积分非线性(INL)2 无失码2 峰峰值分辨率 有效分辨率 输出噪声均方根值 绝对误差3 失调误差4, 5 系统失调校准范围5 整个温度范围内的失调偏差2 增益误差6 增益漂移与温度2 电源抑制2 串模干扰抑制5 CAPDAC 整个范围 微分非线性(DNL) 漂移与温度2 激励 频率 电容上的交流电压 电容上的平均直流电压 温度传感器7 分辨率 误差2 电压输入7 差分VIN电压范围 绝对VIN电压2 积分非线性(INL) 无失码2 峰峰值分辨率 最小值 典型值 最大值 ±8.192 ±0.01 24 16.5 19.1 ±10 32 ±1 −23 17 0.4 0.02 −26 0.5 72 60 0.11 −29 4 单位 测试条件/注释 pF1 % of FSR1 Bit Bit Bit 出厂校准 aF/√Hz fF1 aF1 转换时间 ≥ 124 ms 转换时间为124 ms，见表5 转换时间为124 ms，见表5 转换时间为124 ms，见表5 25°C，VDD = 5 V，失调校准后 系统失调校准后， 不包括噪声影响4 pF fF 见图6 % of FS1 25°C, VDD = 5 V ppm of FS/°C fF/V dB 50 Hz ± 1%，转换时间为124 ms dB 60 Hz ± 1%，转换时间为124 ms 21 0.3 26 pF 6-bit CAPDAC LSB 见图16 ppm of FS/°C 16 ±V DD × 3/8 V DD/2 kHz V V 0.1 ±0.5 ±2 °C °C °C VREF内部 内部温度传感器 外部检测二极管8 VREF内部或VREF = 2.5 V 16 V V ppm of FS Bit Bits 输出噪声 3 µV rms 失调误差 失调漂移与温度 满量程误差2, 9 满量程漂移与温度 ±3 15 0.025 5 0.5 300 ±50 80 90 µV nV/°C % of FS ppm of FS/°C 内部基准电压源 ppm of FS/°C 外部基准电压源 nA/V pA/V/°C dB 内部基准电压源，VIN = VREF/2 dB 外部基准电压源，VIN = VREF/2 平均VIN输入电流 模拟VIN输入电流漂移 电源抑制 GND − 0.03 ±VREF ±2 通过数字接口配置 ±3 VDD + 0.03 ±15 24 0.1 Rev. 0 | Page 3 of 28 转换时间 = 122.1 ms 转换时间 = 62 ms， 见表6和表7 转换时间 = 62 ms， 见表6和表7 AD7747 参数 串模干扰抑制5 共模抑制2 内部基准电压源 电压 漂移与温度 外部基准电压输入 差分REFIN电压2 绝对REFIN电压2 平均REFIN输入电流 平均REFIN输入电流漂移 共模抑制 串行接口逻辑输入(SCL, SDA) 输入高电压VIH 输入低电压VIL 迟滞 输入漏电流(SCL) 最小值 典型值 75 50 95 1.169 1.17 1.171 V 0.1 GND − 0.03 2.5 V DD V DD + 0.03 V V 400 ±50 80 IDD电流 IDD电流(掉电模式） 单位 dB dB dB 测试条件/注释 50 Hz ± 1%，转换时间为122.1 ms 60 Hz ± 1%，转换时间为122.1 ms VIN = 1 V TA = 25°C pA/V/°C dB 2.1 开漏输出(SDA) 输出低电压VOL 高输出漏电流IOH 逻辑输出(RDY) 输出低电压VOL 输出高电压VOH 输出低电压VOL 输出高电压VOH 电源要求 VDD至GND电压 最大值 V 0.8 150 ±0.1 V ±1 mV µA 0.1 0.4 1 V µA ISINK = −6.0 mA VOUT = VDD 0.4 V V V V ISINK = 1.6 mA，VDD = 5 V I SOURCE = 200 µA，VDD = 5 V ISINK = 100 µA，VDD = 3 V ISOURCE = 100 µA， VDD = 3 V V V µA µA µA µA VDD = 5 V，标称值 VDD = 3.3 V，标称值 数字输入等于VDD或GND VDD = 5 V VDD = 3.3 V 数字输入等于VDD或GND 4.0 0.4 VDD − 0.6 4.75 2.7 5.25 3.6 850 750 700 0.5 2 1 电容单位：1 pF = 10−12 F；1 fF = 10−15 F；1 aF = 10−18 F。满量程(FS) = 8.192 pF；满量程范围(FSR) = ±8.192 pF。 2 技术规格未经生产测试，但受产品初始发布时的特性数据支持。 3 经过工厂校准。绝对误差包括工厂增益校准误差、积分非线性误差和系统失调校准后的失调误差，所有这些误差均特定于25°C。不同温度条件下， 需要对随温度变化而出现的增益漂移进行补偿。 4 容性输入失调可通过系统失调校准来消除。系统失调校准的精度受限于失调校准寄存器LSB大小(32 aF)或系统容性失调校准期间的转换器与系统峰 峰值噪声(取较大值）。要将转换器与系统噪声影响降至最低，应花费更长的转换时间来进行系统容性失调校准。系统电容失调校准范围为±1 pF； 可利用CAPDAC来消除较大失调。 5 技术规格未经生产测试，但通过设计保证。 6 增益误差在25°C下经过出厂校准。不同温度条件下，需要对随温度变化而出现的增益漂移进行补偿。 7 要获得指定温度传感器和电压输入性能，VT设置寄存器中的VTCHOP bit必须设为1。 8 使用外部温度检测二极管2N3906，其非理想系数nf = 1.008，总串联电阻