TPAFE5160 от 3PEAK – высокопроизводительный 8-канальный АЦП с одновременным преобразованием для промышленных применений

7 февраля 2023

На склад КОМПЭЛ ожидается поступление ИС АЦП TPAFE5160 китайского производителя 3PEAK. Данный чип предназначен для преобразования аналоговых биполярных сигналов одновременно по восьми каналам с разрешением 16 бит и частотой 350 тысяч выборок в секунду. Эта интегральная схема может стать функциональной заменой для 8-канальной ИС АЦП AD7606, однако, в отличие от нее, в TPAFE5160 преобразование происходит иначе: каждый канал содержит собственный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения SAR ADC (рисунок 1), в то время как AD7606 запоминает выборки сигналов всех каналов и затем мультиплексирует их на вход одного АЦП. Кроме того, время конверсии у TPAFE5160 несколько меньше, что расширяет области ее применения и улучшает характеристики уже существующих приложений.

Рис. 1. Блок-схема TPAFE516

TPAFE516 в некоторой степени позволяет одновременно управлять преобразованием различных каналов: первые четыре образуют группу A, последние четыре – группу B, а внешние управляющие сигналы CONVSTA и CONVSTB управляют запуском преобразования для каждой группы.

Как видно на блок-схеме, все входные линии имеют защитные цепи, обозначенные как «Clamp», которые ограничивают напряжение входных сигналов, если они превышают ±30 В (не рекомендуется допускать ситуаций, когда ограничение начнет работать продолжительное время). Вход AIN_хGND должен быть связан с GND. На этом входе допустимо отклонение потенциала в пределах ±0,3 В. Импеданс входных линий составляет 1 МОм, что в ряде случаев упрощает их подключение к цепям измерения. При помощи управляющего входа RANGE, который управляет программируемым усилителем (PGA), можно выбрать один из двух диапазонов входных биполярных напряжений: ±5 или ±10 В. Кроме того, усилитель выполняет преобразование несимметричного входного сигнала в дифференциальный и регулирует синфазное напряжение для более полного использования динамического диапазона входа АЦП. Устранение шума работы этого усилителя осуществляется фильтром нижних частот второго порядка.

TPAFE516 имеет дополнительный цифровой усредняющий фильтр, который можно использовать в приложениях с более низкой пропускной способностью, требующих менее высокого уровня шума и более широкого динамического диапазона. Коэффициент передискретизации цифрового фильтра определяется комбинацией трех внешних управляющих сигналов OS, его максимальное значение может достигать 64 (таблица 1). В режиме передискретизации выборки усредняются для уменьшения шума сигнальной цепи и улучшения отношения «сигнал-шум» АЦП.

Таблица 1. Цифровой фильтр TPAFE516

Драйвер АЦП дает возможность упростить внешние входные цепи, стабилизируя измеряемое напряжение и позволяя получить высокую точность преобразования. TPAFE516 имеет встроенный источник опорного напряжения (ИОН) и позволяет использовать внешнее напряжение при помощи управляющего сигнала REFSEL. Вывод 16-битных данных может быть выбран как параллельный или последовательный. Некоторые характеристики TPAFE516 приведены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры TPAFE516

TPAFE516 выпускается в корпусе LQFP-64 (10×10 мм). На рисунке 2 изображено расположение и назначение выводов. Следует заметить, что функциональность выводов достаточно удобна для трассировки печатной платы.

Рис. 2. Назначение выводов TPAFE516

Благодаря одновременной обработке всех каналов задержка преобразования между ними равна нулю. Наряду с высокой производительностью это свойство позволяет ИС TPAFE516 быть отличным выбором для различных применений в промышленной автоматике, в частности в системах релейной защиты, а также в качестве интерфейса АЦП в программируемых логических контроллерах (ПЛК).