在现代生产工厂中，适当的前端(AFE)对于实现稳健，精确和准确的数字转换至关重要。由于不同系统和机器之间的差异，通常可以使用可编程逻辑控制器(PLC)来控制许多复杂的参数。为了实现这一任务，通过输入模块，利用了不同的传感器和信号。许多传感器，如压力、流量、温度和重量，都有表示测量量的输出。因此，需要许多精确的信号输入来产生数字输出。然而，数字转换只是任务的一部分。节点、传感器、输入模块和plc之间的连接发生在生产工厂中，这是一个因电气噪声和其他干扰因素(如EMI)而臭名昭著的环境。因此，强大的adc对于在如此恶劣的条件下有效运行至关重要。

新型多路adc具有高集成度、高精度、高灵活性和鲁棒性

plc包含许多电压输入来监控其系统，这意味着通道数量多。

例如，使用具有11个单端或6个带缓冲的差分输入的ADC可以实现高通道计数。输入的单端或差分特性提供了与不同传感器的方便接口。此外，将这些通道中的一些分配到较低的输入范围对于使用外部检测电阻进行电流测量是有用的。在现代多路复用adc中，如AD411x系列中的一些，这种感测电阻被集成到组件中。

afe集成了关键的无源元件，如精确的低漂移匹配1个毫欧和10个毫欧分压器与Devices ' i Passives 技术，消除了对昂贵的外部元件的需求。这可以实现更高的密度，同时通过最小化解决方案的占地面积、重量和电路板空间，实现更多的空间优化解决方案。

最新的多路复用ADC，如AD4116，具有低功耗，低噪声，24位，sigma-delta(∑-得尔塔) ADC，集成了非常高阻抗的AFE。图1显示了零件的内部结构。为了最大的灵活性，输入可以独立配置。每个设置都允许用户启用或禁用缓冲区，校正增益和偏移量，选择滤波器类型，选择输出数据速率(ODR)，并选择参考源。

灵活地选择不同的电压参考源，使设计任务更容易。这些多路复用adc具有多种参考源选项，如内部低漂移2.5 V源，通过差分Ref+和Ref引脚或使用电源(AVDD-AVSS)的外部参考源。对于外部参考，这种adc在两个参考输入上都具有真正的轨对轨集成精度单位增益缓冲器。这些具有高输入阻抗的缓冲器允许高阻抗外部源直接连接到这些输入。

类似地，现代adc的用户可以从内部振荡器、外部晶体或外部时钟中选择时钟源;简化设计过程的灵活性。

另一方面，输入是决定多路复用ADC稳健性的关键部分，因为它从外设接收外部电压。使用单个5 V电源，像AD4116这样的现代多路复用ADC可以实现高达±20 V的输入范围。由于绝对最大额定值为±65 V，该ADC甚至可以适应超过这些电压的输入电压，而不会对器件造成损坏。然而，在这个输入范围内，可能会在准确性上有所取舍。如图2所示，像TVS这样的外部保护装置可以保护超过绝对最大额定值的adc。在数字方面，CRC校验和增强了接口的健壮性。

如图2所示，ADC输入端RC低通滤波器有助于抗混叠和噪声滤波。重要的一点是滤波器电阻与ADC的输入阻抗串联在一起。该电阻将影响内部分压器比，导致增益误差。然而，ADC的输入阻抗非常高，如10 毫欧，分压误差将非常小。例如，如果使用180 欧姆，则误差仅为0.0018%左右。此外，该误差可以通过系统校准或调整增益设置来消除。前者可以利用最新的多路adc提供的校准模式来完成。这些现代adc有四种子校准模式:内部零标度、内部满量程、系统零标度和系统满量程。

除校准模式外，正常工作时，还可选择连续转换模式、连续读取模式或单次转换模式。为了在电力预算有限的系统中节省电力，用户还可以激活待机或关机模式。

额外的集成功能

最新的多路adc的高集成度提供了更大的灵活性，特别是在典型的自动化应用中。例如，有四个集成的通用输入输出(GPIO)引脚，其中两个可以配置为数字输入或输出，而另外两个可以单独配置为数字输出(GPO)。这些GPIO或GPO引脚可用于控制额外的外部多路复用器。使用外部多路复用器，可以进一步增加信道数。另一个集成功能是可编程延迟块，可以在ADC开始采样之前启用。该延迟允许外部多路复用器或放大器解决。最新的adc默认生成24位转换。然而，转换的宽度可以通过一个控制位减少到16位，以便在一些微控制器中更容易进行数据处理。

集成的温度传感器可以帮助监测设备运行时的环境温度。它也可以用于诊断目的，或作为应用电路由于可能的工作温度变化而必须做校准程序的指示器。

结论

最新的多路复用adc精度高，易于集成，满足现代生产工厂和工业应用中对性能和稳健性日益增长的需求。同时，设计人员可以获得更大的灵活性，更快速、更容易地满足系统性能要求。