PLC系统发展至今，个中的ADC位数从10位到20位不等，16位ADC是目前运用最多的，而24位ADC已经是高位数了。一些PLC运用，如石油勘探，对温度掌握哀求更高，哀求在全温度范围内都有更高的分辨率，目前的24位ADC每每不足用。
再如丈量黄金、珠宝重量这类高精度丈量，纵然有毫克之差，也会带来经济丢失，因此也须要超过24位的ADC。
工业现场用的各种采集板卡和系统须要在一个长期的事情环境下采集数据，它哀求两种稳定性：温度的稳定性、永劫光事情的稳定性。把这两种稳定性哀求落实到器件层面，就对芯片的温漂提出了较高的哀求，即低温漂漂移的稳定性，这对ADC发展非常主要。
工业设备的小型化和集成化趋势也给芯片带来了同样的寻衅，一颗ADC须要包含输入输出、基准、晶振，而在利用环境恶劣的工业现场，设备每每哀求具备诊断功能。
“Duang”不出的成功
工业界的这些需求，都让ADC厂商“压力山大”，作为环球仿照器件的领导者，德州仪器(TI)挺身而出，最新推出的32位精密Δ-Σ ADC ADS1262和ADS1263办理了上述问题，不但使自己破茧成蝶，也将帮助工业客户打破技能瓶颈，争夺工业4.0的大蛋糕。近日，TI仿照产品业务拓展经理朱文斌师长西席专程来京，向详述了新产品的技能上风。
“总体来看，24位ADC基本处于饱和状态，须要在ADC本身架构上、精度上有所打破。TI的新产品不是‘Duang’的一下出来，而是建立在ADS1220、ADS1248等产品的根本上，延续其上风，并顺应客户产品路线以及工业4.0对付实时性、高速、高精度以及小型化的哀求。新产品能担保TI在工业4.0越走越远，越做越好。”朱文斌师长西席先容到。“ADS1262和ADS1263 ADC实现了更多的有效位、更高的系统可靠性和低偏移漂移。”
那么ADS1262和ADS1263内部到底有什么呢?一句话来说便是“除了没有MCU，其他都有”。例如32位Δ-Σ ADC、赞助 24 位增量-累计 ADC (ADS1263才有)、2.5 V低漂移内部基准、7.3728 MHz的内部时钟、高阻抗可编程增益放大器 (PGA)、SINC + 50/60 Hz 数字滤波器、温度传感器、双勉励电流源 (IDAC)、振荡器、电平移位器、8个通用输入/输出 (GPIO) 引脚等，如图1所示。
图1 ADS1262和ADS1263内部架构
朱文斌师长西席谈到了ADS1262和ADS1263的三大亮点以及对付高端工业运用带来的好处。
高速下的最高有效位
ADS1262和ADS1263具有32位高分辨率和27位有效位(ENOB)，在2.5 SPS数据速率下达到最高位分辨率，即只有7 nVRMS 噪声，能准确丈量小旗子暗记，而对付输入旗子暗记为10 mV 或者更小的电桥运用是必不可少的。更主要的是，ADS1262和ADS1263能支持在38 kSPS采样率的情形下还能做到16位的精度，这是相称厉害的水准，实现速率和精度的完美平衡。这就可以使仿照采集板卡之类的运用在精度和速率方面有了更高的性能。
举个例子，TI在传统的PLC/DCS的某个客户要做新一代的PLC系统，他提出的哀求是：除了高精度之外，还要高速，即高密度的PLC。所谓的高密度PLC便是单个ADC能采样很多通道，除了精度的哀求还有高速的哀求;同时还须要采样不同的输入旗子暗记，比如0~10 V，±10位、热电偶、热电阻，ADS1262和ADS1263很好地知足了这类综合性哀求高的运用处景。
玩转“漂移”
工业运用不是速率与激情，更须要的是稳定，它是非常抗拒“漂移”的。ADS1262和ADS1263的偏移漂移为1 nV/°C，增益漂移为0.5 ppm/°C，积分非线性 (INL)为3 ppm，不但实现了同类产品中最佳的转换精度，偏移偏差漂移也比同类办理方案低 80%，从而确保了全体温度范围内的丈量稳定性(–40°C~+125°C )。
“以数据采集卡为例，其在常温上要做到千分之一或万分之五的精度不难，难就难在宽范围温度情形下都要做到这个精度。PLC的指标很多都是分温度段的，例如–40℃~0℃，0~80℃，以及80℃~125℃，由于在这3个不同的分段ADC、参考基准、运放等芯片本身表现是不一样。这实在也是困扰设计者的一个问题：如何在宽范围的温度范围内都保持一个很好的精度。而ADS1262和ADS1263 从芯片本身就帮助研发者办理了很多温漂的问题，包括内部高精度的基准、低增益漂移和偏移漂移。”朱文斌师长西席再次用案例强调新产品在温漂上的上风。“回顾10年前、乃至5年前PLC的设计问题，在考虑温漂时可能要考虑外部基准温漂、ADC温漂、运放运转，再把所有累加在一起，用硬件、软件做校准，但效果却不是很好。此外，很主要的一点，做温漂的成本相当高。有了ADS1262和ADS1263往后，PLC客户的难题迎刃而解。”
集成与诊断
ADS1262和ADS1263所集成的内部旗子暗记链监视、数据偏差检测、传感器过载检测等特性以及一个测试数模转换器 (DAC)，可为高可靠性系统供应必须的故障检测和诊断。
朱文斌师长西席强调了所集成的电流DAC的上风：“电流DAC(IDAC)是工业线上常常利用的热电偶、RDD必须采取的电流源，很多PLC系统里进行RTD丈量时，如果IDAC还是用分立器件就须要外加电流源去做RDD丈量，但这种效果不见得很好，搭双路电流源的匹配性也不是很好。因此从集成度的角度来讲，ADS1262和ADS1263基本已经集成所有工业线上仿照旗子暗记输入的采样。”
ADS1262和ADS1263还集成了故障检测和诊断功能。用户能判断PGA、ADC是否饱和。此外，它要具备传感器的诊断功能，能判断前面的温度传感器、RDD是断路或短路，缘故原由是里面集成了其余一起的电流源，它会发送一些比较小的电流到前端传感器，从而判断断路或短路。
ADS1262和ADS1263还集成了一些标定的功能，里面有专门的DAC能产生一系列旗子暗记去标定这个链路是否精确或者芯片是否有问题。朱文斌师长西席表示：“很多客户在搭这类系统时都会在外围搭一堆标定电路，范例做法是会加一些1 V或3 V基准放在ADC前面，系统搭好之后会启动这些标定电路，对全体系统旗子暗记进行标定，或者每次系统断电重启之后进行一定标定。这一是出于精度的哀求;二是出于安全性的哀求，由于软件、硬件随时可能发生问题，软件会不可避免地产生漏洞，这种标定电路板就显得很主要了。ADS1262和ADS1263集成的一些标定电路让工程师方便地标定全体旗子暗记链路。”
工业4.0从TI仿照开始
针对工业运用的高精度和高集成度，ADS1262和ADS1263紧张运用领域包括工业自动化、PLC及DSC、测试与丈量、温度丈量。
朱文斌师长西席对这四类运用分别进行理解释：“工业自动化或过程自动化里面的一些自动掌握须要很多仿照数据旗子暗记采集、温度采集、压力采集等，根据客户本身的产品不同，它的表现形式多样。PLC是比较传统的运用，也比较随意马虎理解，DCS则是在PLC系统根本上更进阶的大型掌握系统，我们在发电厂、火电厂、核电厂、石油勘探工厂或现场都会看到这样一些大型系统去监测每一个节点的温度、压力等等。很多工业类运用是对测试与丈量精度的哀求是非常高，可能要到毫克这样的精度，以是24位肯定是不足的，32位就能很好地办理这样的问题。温度丈量实在工业自动化有些是重叠的，但是还是有自身特点。温度丈量是ADS1262和ADS1263一个很主要的运用范畴，里面集成了双电流源的DAC，可以做RTP的丈量。”
ADS1262和ADS1263最大的差异是，ADS1263多了一个24位Δ-Σ ADC。这能用来做什么呢?朱文斌师长西席给出了答案：“做热电偶丈量时，实在须要两个通道的ADC，一个通道丈量热电偶，其余一个通道做冷节点的参考，一样平常利用RTD做冷节点参考。目前，高精度的热电偶方案会有两颗24位ADC，一颗24位的ADC做热电偶前端采集，其余一颗24位ADC做冷节点补偿，这样本钱也很高。ADS1263便是把这颗24位ADC放在里面，单颗芯片就可以做热电偶的丈量。”
这便是为什么ADS1262和ADS1263基本上颗单芯片就能办理问题的缘故原由，也是TI一贯致力于在做的，让系统更集成化、小型化，顺应工业4.0的哀求。
全方位加速设计
开拓工具和参考设计是TI的强项。32位精密ADC作为TI重磅推出的产品，当然也有很好的设计支持。例如性能开拓套件，用于微软视窗系统的ADCProTM评估软件，可配置输入、基准、电源和时钟源。朱文斌师长西席大略先容了ADCProTM：“在插上之后它上面能显示有效位、噪声、分分值，基本能把ADC综合性能评估出来，用户可以在上面看到这个有效位是否知足输入输出的哀求，因此ADCpro软件是很实用的。”
TI还推出了针对采取互换电桥励磁的高分辨率、低漂移、高精度称重天平的 TI Designs 参考设计 (TIPD188)。能提升电桥丈量的偏移和偏移漂移性能，加快上市韶光，包括电路事理图、物料清单 (BOM)和设计文件。
此外还有基于Excel的器件配置打算器，可检讨PGA输入范围哀求，打算循环冗余校验 (CRC)/校验和值，评估不同的SINC滤波器相应，查看寄存器映射。
朱文斌师长西席特殊强调了输入/输出缓冲器信息规范 (IBIS) 模型：“为什么这里会涌现IBIS模型，由于SPI数据输入口速率很高，如果芯片和MCU有一定间隔，会造成一些旗子暗记完全性的问题，旗子暗记完全性是除了精度哀求以外另一个比较主要的话题，特殊是在于PC端上高速旗子暗记完全性，它会牵扯EMI这些问题，特殊是通信类的高速PC板。TI有这样的模型可以给用户做验证，从而可以知道布板、MCU间隔怎么样，布线怎么样，SPI通信才能做到比较好的旗子暗记完全性，这对付仿照电路设计者来说是非常有代价的。”
在工业4.0下，仿照芯片的寻衅紧张表示在高精度、高速及小型化上，ADS1262和ADS1263作为TI布局高端工业的排头兵，性能是“秒杀全场”的，你还犹豫什么呢?快去体验吧!
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