Blog dell'azienda ADI ADG731 Multiplexer analogici CMOS monolitici a 32 canali controllati serialmente

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. fornisce ADI multiplexer analogico seriale monolitico CMOS a 32 canali.

I. Panoramica del prodotto
L' è un multiplexer analogico seriale CMOS ad alte prestazioni a chip singolo a 32 canali. Adotta un design integrato a chip singolo e realizza un'architettura di commutazione del segnale 32:1 con 32 ingressi di segnale analogico single-ended e un'unica uscita di segnale comune. È il componente principale di un sistema di acquisizione, rilevamento e controllo di segnali analogici multicanale. Questo chip abbandona il design ingombrante del tradizionale controllo di indirizzo parallelo del multiplexer ed è dotato di un'interfaccia seriale a tre fili compatibile con SPI, che semplifica notevolmente il cablaggio hardware e l'occupazione delle risorse di controllo principale. Allo stesso tempo, si basa su una tecnologia CMOS matura per bilanciare bassa impedenza di conduzione, bassa distorsione del segnale e alta velocità di commutazione, rendendolo perfettamente adatto per scenari di commutazione di segnali analogici di precisione di grado industriale.
 

L' utilizza un package 48-TQFP, di dimensioni compatte, con eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e copre un intervallo di temperatura di grado industriale da -40°C a +85°C. Supporta un'ampia gamma di alimentazioni singole/doppie e può adattarsi in modo flessibile a sistemi con diverse architetture di alimentazione come dispositivi portatili, misurazione e controllo industriale e strumenti. È il dispositivo preferito per scenari di commutazione multipla di segnali analogici multicanale.

II. Funzioni principali e caratteristiche architetturali di
1. Design dell'architettura del canale
L' dispone di 32 canali di commutazione analogica controllabili in modo indipendente, adottando un'architettura di ingresso single-ended e uscita comune. Utilizza una codifica di indirizzo binaria a 5 bit per ottenere un gating preciso di tutti i 32 canali, consentendo la connessione di un solo canale alla volta, evitando efficacemente il crosstalk del segnale tra i canali. Tutti i canali analogici supportano la trasmissione del segnale Rail-to-Rail, massimizzando il range dinamico delle tensioni di alimentazione e adattandosi alle esigenze di commutazione di segnali analogici a bassa tensione e di ampiezza convenzionale.

2. Interfaccia di controllo seriale
A differenza dei tradizionali multiplexer con indirizzamento parallelo, l' è dotato di un'interfaccia seriale standardizzata a tre fili compatibile con SPI, composta da un pin di clock, un pin di ingresso dati e un pin di selezione del chip, che non richiede una grande quantità di risorse GPIO di controllo principale. Il controller master può controllare con precisione la connessione del canale corrispondente immettendo un codice di indirizzo del canale a 5 bit tramite shift seriale. La logica di comunicazione seriale è semplice e altamente compatibile, e può connettersi direttamente ai controller master embedded mainstream come STM32, FPGA e DSP, semplificando notevolmente la difficoltà di cablaggio hardware e sviluppo del programma dei sistemi di commutazione multicanale. Nel frattempo, l'interfaccia supporta livelli logici TTL/CMOS standard, con soglie di livello alto e basso chiare e forti capacità anti-interferenza.

3. Vantaggi del processo CMOS monolitico integrato
L' è prodotto utilizzando un processo CMOS ad alte prestazioni, integrando tutti gli switch analogici, la logica di decodifica, i circuiti driver e i circuiti di interfaccia seriale. Può realizzare autonomamente funzioni di commutazione del segnale senza la necessità di dispositivi ausiliari esterni, con conseguente altissimo grado di integrazione. Rispetto ai circuiti di commutazione multicanale costruiti su più chip e switch discreti, un'architettura a chip singolo riduce efficacemente le dimensioni del sistema, il consumo energetico e la complessità del cablaggio, evitando al contempo i problemi di scarsa coerenza e bassa stabilità dei dispositivi discreti, garantendo così la coerenza e l'affidabilità della commutazione di segnali multicanale.

III. Parametri chiave delle prestazioni elettriche di
Con i suoi eccellenti parametri elettrici, l' realizza una commutazione di segnali analogici ad alta precisione, a bassa perdita e a bassa interferenza. I suoi parametri di prestazione principali sono i seguenti, e tutti gli indicatori si basano su condizioni di test standard del settore:

- Caratteristiche di alimentazione: Supporta un'ampia gamma di alimentazioni flessibili, con una tensione di alimentazione singola da 1,8 V a 5,5 V e un'alimentazione simmetrica doppia da ±2,25 V a ±2,75 V. Può essere compatibile con apparecchiature portatili a bassa tensione e sistemi convenzionali di misurazione e controllo industriale, e può ancora mantenere prestazioni complete in modalità di alimentazione a bassa tensione.
- Caratteristiche di impedenza di conduzione: La resistenza di conduzione tipica è solo 4Ω, e la planarità della resistenza di conduzione è bassa quanto 0,5Ω. La coerenza della resistenza di conduzione dei 32 canali è eccellente, il che può minimizzare la caduta di tensione di trasmissione del segnale e la distorsione di ampiezza e garantire la coerenza di precisione dell'acquisizione di segnali multicanale.
- Prestazioni del segnale dinamico: Larghezza di banda del segnale a -3dB fino a 18 MHz, che può soddisfare le esigenze di commutazione di segnali analogici da bassa a medio-alta frequenza; Il tempo di ritardo di commutazione tipico è di 42 ns, e la velocità di risposta di commutazione è elevata, rendendolo adatto per scenari di acquisizione di segnali multicanale ad alta velocità.
- Caratteristiche di bassa interferenza: L'iniezione di carica è solo 1 pC, e l'impulso di interferenza dal circuito digitale al collegamento analogico durante il processo di commutazione è estremamente piccolo; La corrente di fuga tipica di spegnimento è di 250 pA, e la fuga del segnale del canale non condotto è estremamente bassa; La capacità di soppressione del crosstalk del canale raggiunge -72 dB, eliminando efficacemente l'interferenza del segnale tra i canali e garantendo l'accuratezza di acquisizione di segnali analogici deboli.
- Corrente di fuga e prestazioni di isolamento: La corrente di fuga nello stato ON è estremamente piccola, e la corrente di fuga nell'intero intervallo di temperatura è controllata a livello di nanoampere, il che riduce notevolmente la perdita di trasmissione del segnale ed è adatto per scenari di rilevamento di segnali deboli ad alta precisione.
- Ambiente di lavoro: Intervallo di temperatura di lavoro di grado industriale da -40°C a +85°C, con eccellente stabilità dei parametri elettrici in ambienti ad alta e bassa temperatura, e può adattarsi a condizioni di sito industriale difficili.

IV. Principio di funzionamento e logica di controllo di La logica di funzionamento principale dell'ADG731 è "decodifica di indirizzo seriale + gating di singolo canale", e il flusso di lavoro complessivo è chiaro ed efficiente. Dopo l'accensione del sistema, il chip completa l'inizializzazione del circuito interno ed è in modalità standby, con tutti i canali analogici spenti per impostazione predefinita. Il dispositivo di controllo principale trasmette dati di indirizzo del canale a 5 bit al chip bit per bit tramite un'interfaccia seriale a tre fili. Dopo che i dati di indirizzo sono stati memorizzati da un registro a scorrimento seriale all'interno del chip, vengono inviati al circuito di decodifica per completare la decodifica.
Sulla base del segnale di indirizzo analizzato, il circuito di decodifica esegue il gating preciso del corrispondente canale analogico, mentre i restanti 31 canali rimangono spenti, realizzando la commutazione del segnale analogico da 32 a 1. I segnali analogici esterni vengono trasmessi al terminale di uscita comune attraverso un canale conduttivo, e possono quindi essere collegati a moduli di elaborazione backend come circuiti di campionamento ADC e circuiti di amplificazione operazionale. Quando è richiesta la commutazione del canale, il controller principale reinvia il nuovo codice di indirizzo, e il chip spegne automaticamente il canale originale e accende il nuovo canale per completare la commutazione del percorso del segnale. Il processo di commutazione è stabile e privo di glitch. Combinato con la caratteristica di bassa iniezione di carica, può evitare efficacemente l'interferenza del segnale al momento della commutazione.

Nel frattempo, il chip ha una caratteristica di temporizzazione di commutazione di disconnessione prima della connessione, che può evitare efficacemente cortocircuiti del segnale e conflitti di collegamento durante la commutazione del canale, migliorando ulteriormente la stabilità del sistema.
V. Scenari applicativi tipici di

ADG731
ADG7311. Sistema di acquisizione dati industriale multicanale

Negli scenari di acquisizione multicanale di segnali di sensori analogici come temperatura industriale, pressione, umidità, tensione e corrente, l'
ADG7312. Strumenti di precisione e apparecchiature di test

Viene utilizzato in strumenti di test di precisione come oscilloscopi, analizzatori di segnale, tester di impedenza e multimetri ad alta precisione per la commutazione e il gating di più segnali di test analogici. La sua impedenza di conduzione estremamente bassa, la minima distorsione del segnale e le capacità di soppressione del crosstalk possono preservare le caratteristiche originali del segnale nella massima misura, garantendo l'accuratezza del rilevamento e la coerenza di misurazione dello strumento.
3. Sistema di gestione della batteria e di rilevamento dell'alimentazione

Nel sistema di rilevamento di tensione e corrente multi-nodo di pacchi batteria di potenza e alimentatori di accumulo di energia, i parametri di simulazione di ogni singola cella del pacco batteria vengono raccolti attraverso 32 canali in time-sharing per ottenere il monitoraggio in tempo reale dello stato della batteria. Le caratteristiche di bassa tensione e basso rumore possono essere adattate alle esigenze di rilevamento di segnali deboli della batteria e garantire l'affidabilità del monitoraggio del sistema di gestione della batteria.
4. Apparecchiature portatili di misurazione e controllo

Sfruttando i suoi vantaggi di ampia alimentazione in tensione, basso consumo energetico e dimensioni ridotte, è adatto per prodotti leggeri come registratori di dati portatili e apparecchiature di test portatili. Realizza funzioni di acquisizione di segnali multicanale all'interno di uno spazio limitato dell'apparecchiatura, riducendo al contempo il consumo energetico complessivo e migliorando la durata della batteria.
VI. Precauzioni per la progettazione hardware e l'applicazione di

ADG731 L'alimentazione deve essere dotata di un condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza da 0,1 μF e di un condensatore di filtro ad alta capacità da 10 μF, posizionati vicino al pin di alimentazione e a massa del chip per filtrare le ondulazioni ad alta frequenza e le fluttuazioni a bassa frequenza nell'alimentazione ed evitare che il rumore dell'alimentazione introduca interferenze nel segnale analogico. Quando alimentato da doppie alimentazioni, è necessario garantire che le alimentazioni positiva e negativa siano simmetriche e che la messa a terra sia affidabile per prevenire distorsioni del segnale causate da offset di potenziale.
2. Cablaggio del segnale
Il cablaggio del canale di ingresso analogico dovrebbe essere il più corto e rettilineo possibile, lontano da cavi ad alta interferenza come clock digitali e alimentazioni, e i canali analogici e digitali dovrebbero condividere un singolo punto di massa per evitare l'accoppiamento di rumore digitale al collegamento analogico. Le 32 tracce di ingresso mantengono una lunghezza e un'impedenza di cablaggio coerenti, garantendo una trasmissione del segnale coerente attraverso tutti i canali.

3. Progettazione dell'interfaccia seriale
L'adattamento di impedenza dei cavi di comunicazione seriale SPI riduce la riflessione del segnale e le interferenze, garantendo una trasmissione accurata dei dati di indirizzo. Negli scenari di commutazione ad alta velocità, la frequenza del clock di comunicazione è configurata ragionevolmente per bilanciare la velocità di commutazione e la stabilità della comunicazione, evitando anomalie di gating del canale causate da errori di dati.

4. Dissipazione del calore e adattamento alle condizioni operative
Il package 48-TQFP ha eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e non richiede una struttura di dissipazione del calore aggiuntiva in condizioni operative normali; In scenari ad alta temperatura e ad alto carico, l'area di placcatura in rame può essere aumentata in modo appropriato per migliorare l'efficienza di dissipazione del calore e garantire che il chip funzioni stabilmente nell'intero intervallo di temperatura.

7. Riepilogo dei vantaggi del prodotto
ADG731

Come classico multiplexer analogico seriale a 32 canali di ADI, l' vanta quattro vantaggi principali: alta integrazione, eccellenti prestazioni del segnale, facile controllo e alta stabilità. Rispetto ai tradizionali multiplexer con controllo parallelo, l'interfaccia seriale consente di risparmiare notevolmente risorse di controllo principale e spazio di cablaggio; Rispetto ai circuiti combinati di switch discreti, le architetture monolitiche hanno maggiore coerenza, minor consumo energetico e volume ridotto; Impedenza di conduzione, iniezione di carica e crosstalk estremamente bassi, perfettamente adatti per scenari di commutazione di segnali analogici di precisione.
Con il suo processo maturo, prestazioni stabili e ampia adattabilità, l' è diventato il dispositivo preferito per la commutazione di segnali analogici multicanale in molti campi come la misurazione e il controllo industriale, gli strumenti di precisione, il test energetico e le apparecchiature portatili. Riduce efficacemente la difficoltà di progettazione del sistema e migliora l'accuratezza del rilevamento e l'affidabilità operativa delle apparecchiature.