Mit der Einführung der Produktfamilie CS556x/7x/8x von 16- und 24-Bit Analog/Digital-Wandlern hat Cirrus Logic das Regelbuch für leistungsfähige industrielle Delta-Signal-A/D-Wandler neu geschrieben.
In einer für die Halbleiterindustrie einzigartigen Weise kombiniert die neue Produktfamilie hochgenauer analoger Wandlern die größere Bandbreite und den niedrigen Klirrfaktor eines SAR-Wandlers mit der hohen Auflösung und Rauscharmut, die für Delta-Sigma A/D-Wandler charakteristisch sind. Diese besondere Kombination von Leistungsmerkmalen bietet eine wesentlich höhere Messgenauigkeit, einen geringeren Rauschpegel sowie einen höheren Durchsatz für die Entwickler von Präzisionsinstrumenten wie industrielle Prozessleitsysteme, Laborinstrumente, medizinische Messtechnik und schnelle Wägesysteme.
"Diese enorme Leistungssteigerung bedeutet, dass in verschiedenen industriellen Anwendungen jetzt eine extrem genaue Messung von Daten möglich wird", erklärt John Paulos, Vice President und General Manager, Industrial Products Division, Cirrus Logic. "Eine höhere Messgenauigkeit bringt eine Fülle von Vorteilen für industrielle Systeme mit sich, z. B. in Form von Systemen für engere Fertigungstoleranzen, genauere Werkzeugmaschinen, eine verbesserte Temperatursteuerung, Ventilsteuerung und Durchflusskontrolle, um nur einige mögliche Anwendungen zu nennen."
Die Produktfamilie CS556x löst viele der kritischen Leistungsprobleme, die mit SAR-und Delta-Sigma-Wandlern verbunden sind. So sind SAR-Wandler sehr empfindlich gegen Rauschen, unabhängig davon, ob die Rauschquelle im Wandler selbst oder in der Arbeitsumgebung des SAR-Wandlers liegt. Praktisch jedes vorhandene Rauschen kann - und, in den meisten Fällen, wird - sich direkt am Ausgang des Wandlers auswirken. Der CS556x bietet eine wesentliche bessere Rauschunterdrückung als SAR-Wandler. Dies ermöglicht genauere Umsetzvorgänge und reduziert damit den Umfang der nach der Umsetzung erforderlichen Datennachverarbeitung, was das System wesentlich robuster macht.
Der CS556x bietet außerdem einen außergewöhnlich geringen differenziellen Nichtlinearitätsfehler (DNL). Dieser Wert gibt die Genauigkeit des A/D-Wandlers an und ist von größter Bedeutung von Steuerungsanwendungen. Die Produktfamilie bietet einen DNL-Fehler von typisch nur ±0,04 LSB (CS5571), verglichen mit dem für SAR-Wandler typischen Wert von ±1 LSB. Zusätzlich ermöglicht ein digitales Filter mit einer Latenzzeit von nur einer Taktperiode eine Umschaltung der Wandlungsrate am Eingang ohne Verluste beim Durchsatz. Die hohe Präzision des CS556x-Bausteins bei hohem Durchsatz ist bei hochauflösenden Delta-Sigma-Wandlern einzigartig. Mit einer nahezu linearen digitalen FIR-Filterkennlinie erzielt die Produktfamilie CS556x einen unbegrenzten Breitband-Signaldurchsatz, der normalerweise nur von schnelleren SAR-Wandlern erwartet werden kann, und das bei Auflösungen bis zu 24 Bit. Mit diesem linearen Filter sind die Ausgangsdaten eine 1:1-Entsprechung des Eingangssignals über den gesamten Frequenzbereich bis zur Samplingrate des Wandlers. Im Gegensatz dazu verwenden die meisten Delta-Sigma-Wandler so genannte Sinc-Filter, die das Signal bei bestimmten Frequenzen dämpfen. Weitere wichtige Eigenschaften der Produktfamilie CS556x sind:
Hochohmig gepufferte Eingänge, welche die externe Anschlusstechnik vereinfachen,
vollständig differenzielle Eingänge mit bestmöglicher Rauschunterdrückung und dynamischer Genauigkeit, mit der Möglichkeit zur Messung bipolarer Signale, die Selbstkalibrierung gewährleistet hohe Messgenauigkeit bei Abweichungen der Versorgungsspannung und der Temperatur.
Eine flexible serielle Schnittstelle vereinfacht den Anschluss an zahlreiche Mikrocontroller ohne externe Komponenten (umfasst Slave- und Self-Sequenzing-Master-Modes).
Preis und Verfügbarkeit
Der Typ CS5560 bietet 24 Bit-Auflösung und eine Wandlungsrate von 50 kSPS, der Typ CS5570 bietet 16 Bit Auflösung und eine Wandlungsrate von 100 kSPS, der Typ CS5580/81 bietet 14 Bit Auflösung und eine Wandlungsrate von 200 kSPS. Die ICs, die derzeit bereits in Produktionsstückzahlen lieferbar sind, werden im 24-poligen SSOP-Gehäuse angeboten.
In einer für die Halbleiterindustrie einzigartigen Weise kombiniert die neue Produktfamilie hochgenauer analoger Wandlern die größere Bandbreite und den niedrigen Klirrfaktor eines SAR-Wandlers mit der hohen Auflösung und Rauscharmut, die für Delta-Sigma A/D-Wandler charakteristisch sind. Diese besondere Kombination von Leistungsmerkmalen bietet eine wesentlich höhere Messgenauigkeit, einen geringeren Rauschpegel sowie einen höheren Durchsatz für die Entwickler von Präzisionsinstrumenten wie industrielle Prozessleitsysteme, Laborinstrumente, medizinische Messtechnik und schnelle Wägesysteme.
"Diese enorme Leistungssteigerung bedeutet, dass in verschiedenen industriellen Anwendungen jetzt eine extrem genaue Messung von Daten möglich wird", erklärt John Paulos, Vice President und General Manager, Industrial Products Division, Cirrus Logic. "Eine höhere Messgenauigkeit bringt eine Fülle von Vorteilen für industrielle Systeme mit sich, z. B. in Form von Systemen für engere Fertigungstoleranzen, genauere Werkzeugmaschinen, eine verbesserte Temperatursteuerung, Ventilsteuerung und Durchflusskontrolle, um nur einige mögliche Anwendungen zu nennen."
Die Produktfamilie CS556x löst viele der kritischen Leistungsprobleme, die mit SAR-und Delta-Sigma-Wandlern verbunden sind. So sind SAR-Wandler sehr empfindlich gegen Rauschen, unabhängig davon, ob die Rauschquelle im Wandler selbst oder in der Arbeitsumgebung des SAR-Wandlers liegt. Praktisch jedes vorhandene Rauschen kann - und, in den meisten Fällen, wird - sich direkt am Ausgang des Wandlers auswirken. Der CS556x bietet eine wesentliche bessere Rauschunterdrückung als SAR-Wandler. Dies ermöglicht genauere Umsetzvorgänge und reduziert damit den Umfang der nach der Umsetzung erforderlichen Datennachverarbeitung, was das System wesentlich robuster macht.
Der CS556x bietet außerdem einen außergewöhnlich geringen differenziellen Nichtlinearitätsfehler (DNL). Dieser Wert gibt die Genauigkeit des A/D-Wandlers an und ist von größter Bedeutung von Steuerungsanwendungen. Die Produktfamilie bietet einen DNL-Fehler von typisch nur ±0,04 LSB (CS5571), verglichen mit dem für SAR-Wandler typischen Wert von ±1 LSB. Zusätzlich ermöglicht ein digitales Filter mit einer Latenzzeit von nur einer Taktperiode eine Umschaltung der Wandlungsrate am Eingang ohne Verluste beim Durchsatz. Die hohe Präzision des CS556x-Bausteins bei hohem Durchsatz ist bei hochauflösenden Delta-Sigma-Wandlern einzigartig. Mit einer nahezu linearen digitalen FIR-Filterkennlinie erzielt die Produktfamilie CS556x einen unbegrenzten Breitband-Signaldurchsatz, der normalerweise nur von schnelleren SAR-Wandlern erwartet werden kann, und das bei Auflösungen bis zu 24 Bit. Mit diesem linearen Filter sind die Ausgangsdaten eine 1:1-Entsprechung des Eingangssignals über den gesamten Frequenzbereich bis zur Samplingrate des Wandlers. Im Gegensatz dazu verwenden die meisten Delta-Sigma-Wandler so genannte Sinc-Filter, die das Signal bei bestimmten Frequenzen dämpfen. Weitere wichtige Eigenschaften der Produktfamilie CS556x sind:
Hochohmig gepufferte Eingänge, welche die externe Anschlusstechnik vereinfachen,
vollständig differenzielle Eingänge mit bestmöglicher Rauschunterdrückung und dynamischer Genauigkeit, mit der Möglichkeit zur Messung bipolarer Signale, die Selbstkalibrierung gewährleistet hohe Messgenauigkeit bei Abweichungen der Versorgungsspannung und der Temperatur.
Eine flexible serielle Schnittstelle vereinfacht den Anschluss an zahlreiche Mikrocontroller ohne externe Komponenten (umfasst Slave- und Self-Sequenzing-Master-Modes).
Preis und Verfügbarkeit
Der Typ CS5560 bietet 24 Bit-Auflösung und eine Wandlungsrate von 50 kSPS, der Typ CS5570 bietet 16 Bit Auflösung und eine Wandlungsrate von 100 kSPS, der Typ CS5580/81 bietet 14 Bit Auflösung und eine Wandlungsrate von 200 kSPS. Die ICs, die derzeit bereits in Produktionsstückzahlen lieferbar sind, werden im 24-poligen SSOP-Gehäuse angeboten.
