测量系统的设计者，如温度补偿秤和RTD仪器，可以更有效地执行他们的任务与新的单片a /D转换器/前端。AD7719具有sigma-delta转换器固有的高分辨率;对于增强的吞吐量，包含两个adc(24位和16位分辨率)，允许两个输入变量同时并行转换，而没有多路复用方案固有的延迟。它采用信号斩波方法，提供稳定增益和最小偏移的信号调理，再加上内置校准，消除了现场校准的需要。它方便地包括一对匹配的电流源，以简化换能器激励和提高使用电阻式换能器时的测量精度。其他有用的功能包括可以关闭的电路和低侧开关，当转换器或换能器电源不被使用时，可以用来节省电力，加上一个用于监控和控制外部设备的数字I/O端口。

AD7719是一款适用于低频测量应用的完整前端产品，是Devices高分辨率、低带宽、西格马 - 得尔塔转换器系列的最新成员。它建立在采用前几代sigma delta转换器的经验基础上，应用范围从称重秤到便携式仪器，压力，温度和传感器测量，智能变送器，液/气相色谱和工业过程控制。上面提到的增强特性(参见图1)解决了在设计此类高性能数据采集系统时经常出现的许多问题。

AD7719包含两个独立的高分辨率西格马 - 得尔塔 adc。每个到数字的转换是由一个二阶西格马 - 得尔塔调制器与一个可编程的sinc(3)滤波器完成。此外，它还提供可切换的匹配200µA励磁电流源，低侧功率开关，数字I/O端口和温度传感器。24位主通道，具有增益从1到128的可编程增益放大器(PGA)，接受范围高达1.024×REFIN1伏的全差分、单极和双极输入信号。参考输入是微分的，可以提供比率转换。主输入通道可以内部缓冲，以提供非常高的输入阻抗;这允许输入信号直接从换能器应用，而不需要外部信号调理。16位辅助通道无缓冲，并提供REFIN2或二分之一REFIN2的输入信号范围。

该器件工作在32,768 hz (32K)晶体上，板载锁相环产生所有所需的内部工作频率。AD7719的输出数据速率是软件可编程的。这允许数字滤波器陷波被放置在用户定义的频率。例如，以19.8 Hz的编程更新速率，可以同时实现50和60 Hz的抑制陷波。

峰对峰分辨率取决于编程增益和输出数据速率。该设备从单个+ 3v或+ 5v电源运行。当使用+ 3v电源时，两个adc连续工作，功耗为4.5 mW。在适当的时候，可以通过禁用一个或两个adc来降低功耗。AD7719采用节省空间的28引脚SOIC和TSSOP封装。

信号处理链

adc采用西格马 - 得尔塔转换实现高达24位的无丢码性能。西格马 - 得尔塔调制器将采样的输入信号转换成占空比包含数字信息的数字脉冲序列。Sinc(3)可编程低通滤波器然后抽取调制器输出数据流，以可编程输出速率从5.35 Hz (186.77 ms周期)到105.03 Hz (9.52 ms)给出有效的数据转换结果。采用斩波方案来最小化ADC通道偏移、增益和漂移误差。主ADC输入通道的框图如图2所示。辅助ADC的信号链与图2类似，但省略了缓冲和PGA块。

调制器环路的采样频率比输入信号的带宽高很多倍(过采样)。调制器中的积分器形成量化噪声(由数字转换产生)，使噪声集中在调制器频率的一半附近。西格马 - 得尔塔调制器的输出直接馈入数字滤波器，该滤波器将响应带宽限制在明显低于调制器频率的一半的频率上。以这种方式，比较器的1位输出被转换成ADC的带限低噪声输出。滤波器的截止频率和抽取输出数据率可通过加载到滤波器寄存器的自适应滤波器(SF)控制字进行编程。

由输入斩波产生的交流数字输出值在最后的求和阶段被求和以平均直流偏置和低频噪声。滤波器的每个输出字与前一个滤波器输出进行求和和平均，以产生一个新的有效输出结果，写入ADC数据寄存器。由此产生的极低直流偏置和偏置增益漂移规格在漂移、噪声抑制和最佳EMI抑制很重要的应用中是非常有益的。

除了减少量化噪声外，数字滤波器在50和60 Hz(±1 Hz)时也提供100 dB的正常模式抑制，分别为82和68滤波器控制字设置。对于在50 Hz和60 Hz都需要大量抑制的应用，在默认编程设置为69(数据更新率为19.8 Hz)时，滤波器的响应具有接近两个频率的切迹，在60 Hz时具有100 dB的抑制，在50 Hz时具有60 dB的抑制，如图3所示。

典型的应用

AD7719为使用温度、压力和其他传感器实现低频测量提供了完整的前端。例如，在重量级应用中，除了电桥传感器的主要变量外，还可能需要监测次要变量(如温度)，以补偿电桥特性随温度的变化。

传统的西格马 得尔塔 adc使用前端集成多路复用器的单个转换器来测量多个输入变量。这意味着终端用户必须在前端切换频道来测量次要变量;因此，当切换输入源时，测量速度受到与数字滤波器相关的稳定时间和延迟的影响。在sigma delta ADC使用二阶调制器和三阶数字滤波器的系统中，输出到阶跃输入的稳定时间是数据速率的三倍，以便完全冲洗属于前一个通道的所有数据的数字滤波器。这可以大大降低在这些应用程序中可以实现的系统吞吐量。

AD7719通过合并两个独立的ADC通道并行转换来克服这个问题。主要变量和次要变量同时转换，并且从两个测量的输出数据是并行的，从而避免了与多路数据采集系统相关的延迟。此外，片上电流源可用于激发温度传感器，如热敏电阻或用于温度监测的rtd。

在低功耗、电池供电的称重系统中，第二个常见的问题是待机模式下前端传感器不必要的功耗。AD7719的片上低侧功率开关可以通过在低功耗模式下去除换能器的电源来解决这个问题，从而提供大量的功耗节省。

重量秤应用的另一个问题是校准:何时以及多久进行一次校准?由于AD7719是工厂校准的，并且信号链在其实现中使用斩波方案，因此增益和偏置漂移减少到最小，从而消除了在现场校准的需要。当AD7719用于重量级应用时，这是一个关键的性能优势(图4)。

在图4的电路中，主通道监测电桥传感器，副通道通过热敏电阻监测温度。桥式换能器的差分输出端子(OUT+和OUT -)连接到差分输入端子AIN1和AIN2。一个典型的灵敏度为3mv /V的电桥，当用5v激励源激励时，将产生15mv的额定满量程输出。电桥的激励电压可以通过合适的电阻分压器直接为ADC提供参考，从而使输入的全动态范围得到利用。由于这种实现是完全比例的，所以励磁电压的变化不会在系统中引入误差。如图所示，电阻值选择20 k欧姆and 12 k欧姆，当激励电压为5 V时，AD7719的参考电压为1.875 V。随着主通道编程为128增益，满量程15mv输入跨度对应于换能器的全输出跨度。重量级应用的一个关键要求是尽可能地拒绝交流电源频率分量(50 Hz和60 Hz)。通过将AD7719编程为19.8 Hz的输出数据速率，可以同时获得50-Hz和60-Hz的抑制。将AD7719配置为128增益和19.8 Hz更新速率，可以实现13位峰对峰分辨率。峰值分辨率可以通过降低更新速率或在控制器中执行额外的数字滤波来提高。

温度测量使用热敏电阻和AD7719的二次通道。热敏电阻是由半导体材料制成的高温度系数电路元件，可提供负或正温度系数(NTC或PTC)。NTC热敏电阻的作用类似于温度系数通常为-3%至-5% /°C的电阻器。热敏电阻在许多应用中以具有竞争力的价格提供高稳定性，精度，小尺寸和兼容性的优点。它们具有快速响应，是灵敏度最高的温度传感器之一。图4电路的工作温度范围由热敏电阻的选择决定。使用来自Betatherm的1K7A1热敏电阻，标称电阻为1 k欧姆at 25°C，并采用200µa激励电流源，工作温度范围为- 26°C至+70°C。

在本应用中，激发热敏电阻的200µA电流源也为AD7719产生参考电压。因此，励磁电流的变化不会影响性能，并且该结构提供了完全的比率转换。在这些应用中最常见的布线安排是4线力/感测配置，以减少引线电阻对系统性能的影响。虽然驱动线的引线电阻会移动共模电压，但不会降低电路的性能。感应导线的引线电阻无关紧要，因为由于AD7719输入的高输入阻抗，这些导线中没有电流流过。但是，参考设定电阻必须具有较低的温度系数，以避免参考电压随温度变化而出现误差。在AD7719上配置辅助通道，更新速率为19.8Hz，可获得16位峰值到峰值性能。

匹配的另一个应用程序,它很好地利用电流在AD7719来源就是电话RTD用于精密温度测量,如图5所示的方式*在三线配置,导致电阻会引起错误,如果一个电流源,200 -µ励磁电流,流过RL1 RL3,将开发一个电压降穿过RL1,这增加了RTD电压和AIN1和AIN2之间会产生一个错误。

然而，在图5所示的方案中，第二个电流源通过RL2提供相等且相反的补偿电流IOUT2来消除该误差，从而在相反方向上产生相等的电压降。这个电流加到IOUT1上，通过R3和任何共模电阻无害地流向地，产生共模电压，该电压被差分输入拒绝。

该分析假设RL1和RL2是相等的，因为引线通常是相同的材料和相同的长度，并且由电流总和产生的共模电压在ADC的共模范围内。来自IOUT1的电流也用于在12.5-k欧姆resistor上为AD7719产生参考电压，如图所示，并应用于AD7719的差分参考输入。该方案确保输入电压范围与参考电压保持成比例。由于RTD电流源的温度漂移，输入电压中的任何误差都可以通过参考电压的变化来补偿。两个RTD电流源的匹配通常大于1%。两个电流源的电压符合度为AV(DD) - 0.6 V。

*[尾注]参见文章，“传感器/传感器激励与测量技术”，《对话》34-05 (2000)