AD717x是ADI公司最新系列的精细Σ-Δ型ADC。该ADC系列是市场上第一个供给真实24位无噪声输出的转化器
系列。AD717x器材可使对噪声反常灵敏的仪器仪表电路的动态规模最大化，支撑下降或消除信号调度级中的前置放大器增益。这些器材还能高速运转，供给比曾经更短的树立时刻。由此可缩短器材对操控环路对输入鼓励信号的呼应时刻，或通过更快的每通道吞吐速率来进步转化通道密度。
AD717x页面(analog.com )供给了完好系列的详细信息，包含有关AD7172-2、AD7175-2、AD7172-4、AD7173-8和AD7175-8的信息。这些精细ADC具有彻底集成的模仿信号链，包含真轨到轨模仿输入和基准输入缓冲器。该系列供给多种输入通道数，不同器材可通过引脚对应办法晋级为其他转化速度或更低噪声/功耗的器材。AD7175-2和AD7175-8供给最快的吞吐速率和最低的噪声。AD7177-2供给32位分辨率输出。AD7172和AD7173供给最低功耗选项。
AD7175-2具有一个十分有用的软件东西来协助评价。Eval+是一个单一软件，可从ADI网站下载，用来在有或没有硬件的状况下装备、剖析、挑选ADC。该软件与硬件一同运转时，会像规范评价板那样作业。无硬件时，ADC的功用模型在后台运转，支撑用户为其终端运用树立最佳作业装备。
图2.AD7175-2 Eval+软件在功用模型评价形式下的装备选项卡。
表1.AD717x系列概览，显现了可用的通道数选项和系列成员的引脚对应状况
消除Σ-Δ ADC量化噪声：噪声和带宽考虑要素
运用AD7175 ADC来阐明怎么运用数字滤波消除Σ-Δ型ADC的量化噪声。关键在于噪声/输入带宽和树立时刻的权衡剖析。
图4显现了调制器原始噪声来历与AD7175器材从DC到FMOD/2（或4 MHz）的频率对数的联系。AD7175调制器以8 MHz (FMOD)的有用速率采样。调制器为MASH型，对调制器噪声供给80 dB/十倍频程的衰减速率斜率。电路的热噪声决议设置了带内噪底，这以后便是调制器噪声开端以斜坡改变的频率点之前频带内的噪底。从显现低噪底的曲线能够看出该ADC对低带宽信号的高动态规模才干。此动态规模以及AD7175下推下降噪底的才干可用来改进运用的灵敏度，这在收集低起伏信号时特别有用。
ADC的最低过采样比、数字滤波器阶数和转机频率都有助于保证量化噪声不是ADC噪声的约束要素。为了滤除噪声，滤波器的包络有必要能够以足够大的滚降速率进行衰减，然后应对起伏量化噪声的增速。
AD7175的最低过采样比为×32，在8 MHz FMOD条件下，最大输出数据速率为250 kHz。
AD7175供给了多种不同类型的滤波器，可供用户可视需求挑选。数字滤波器的作业原理是通过比较不同状况下的sinc5 + sinc1和sinc3滤波器来阐明的。
在250 kHz ODR时，AD7175 sinc5 + sinc1可直接装备为sinc5途径，其−3 dB频率为~0.2 × ODR (50 kHz)。sinc5滤波器的衰减包络为−100 dB/十倍频程。这意味着sinc5滤波器的衰减和滚降速率足以消除调制器噪声，如图3所示。
相比之下，若更改为250 kHz ODR的sinc3，衰减和滚降速率将不足以消除调制器噪声。数据手册中的250 kHz和125 kHz ODR时的噪声数值阐明晰这一状况。只要将数据速率设置为62.5 kHz或更低，sinc3呼应才干彻底滤除ADC成果中的量化噪声。
除了滤除量化噪声以外，数字滤波器还能通过调整输入带宽来下降噪声。这是通过进步抽取率完结的。关于sinc5 + sinc1滤波器，进步过采样比意味着初始五阶sinc滤波器要进行均值核算。运用初始成果的均值，用户能够挑选不同的输出数据速率、速度和带宽来改进噪声功能（如图5所示），即先由sinc5再由sinc5 + sinc1求均值来改进噪声功能。对sinc5成果求均值会引进频率为输出数据速率及其倍数的一阶陷波，这些陷波会与sinc5总包络复合。sinc型滤波器中的陷波频率传统上是用来按捺已知频率的搅扰信号，即通过把数据速率战略性地设置为与搅扰频率重合。一个经典比如是50 Hz和60 Hz的电线频率工频按捺。
图3.AD7175调制器输出频谱DC至FMOD/2，选用sinc5 + sinc1和32倍抽取（发生sinc5直流呼应）。
图4.AD7175-2 sinc5 + sinc1滤波器：通过更改ADC抽取率来调整输入带宽。
图5.AD7175-2 sinc5 + sinc1滤波器 – 噪声与ODR的联系。
sinc型滤波器是具有sin(x)/x剖面的移动均匀滤波器，因而一般称其为sinc滤波器。该滤波器由一系列积分器、一个用作抽取率的开关和一系列微分器组成。它是一种有限脉冲呼应(FIR)型滤波器。关于输入的阶跃改变，它表现出已知且有限的线性相位呼应。深陷波发生在输出数据速率及其整数倍处，陷波内的信号会被衰减。
图6.不同阶数sinc滤波器的频域比较：sinc5与sinc3.
图6比较了AD7175的三阶和五阶sinc滤波器，二者均以32倍抽取率运转。这种状况下，两个滤波器均以250 kHz的输出速率供给转化数据。滤波器的阶数决议滚降速率和−3 dB频率。sincP滤波器坐落–P × 20 dB/十倍频程的频率呼应包络之下。滚降越陡，−3 dB频率越低。不同阶数滤波器之间的首要差异在于滤波器树立时刻，依据状况不同，其对终端丈量运用的影响也不同。
滤波器树立时刻
当数字滤波器处理来自Σ-Δ调制器的数据流的移动均匀值时，存在一个相关的树立时刻。该推迟对一切FIR滤波器是固定的，但对不同阶数的sinc滤波器，该推迟是不同的。通常用两项来描绘该推迟：群推迟和树立时刻。群推迟描绘从输入端存在模仿信号到在数字输出端看到它的推迟时刻。例如，关于单音正弦波，群推迟便是从模仿输入端存在该正弦波电压峰值到该峰值出现在数字输出端的时刻差。
树立时刻是指数字滤波器的悉数均值时刻。假如模仿输入端有一个阶跃，那么需求通过滤波器的彻底树立时刻，ADC的数据输出才与输入端的前一阶跃之前的输入无关。还或许存在其他推迟，如滤波器的核算时刻等。关于AD7175系列，第一次转化会有较长的树立时刻；由于初始核算周期为1/ODR，脱离待机状况后的树立也或许引起推迟。除滤波器树立时刻之外的推迟或许依挑选的转化器不同而异，因而，阅览ADC数据手册时应留神。
图8.多路复用ADC、sinc3滤波器和三个转化周期—彻底树立的数据。
通过比较单一Σ-Δ ADC与多路复用Σ-Δ ADC，能够更好地阐明滤波器树立时刻影响。数字滤波器的树立时刻会严重影响多个输入通道循环转化的速率，由于要坚持各通道的成果独立。
图7.单一ADC输入、sinc5和五个转化输出周期。
为什么要等候彻底树立时刻之后才干给出独立成果？让咱们看看选用单一输入源的单通道ADC的数字滤波。来自Σ-Δ ADC调制器的数据以FMOD的速率传送到数字滤波器（如图5所示），每个样本都通过移动均匀滤波器。依据阶数和类型款式不同，滤波器在转化期间（由滤波器抽取率设置）内以不同办法衡量各样本，如图7所示。输入样本0和随后的样本是由调制器时钟单一周期分隔的调制器在其每个时钟周期的离散输出成果。y轴表明数字滤波器衡量各样本而给出的权重份额。此权重的形状便是低通数字滤波器的时域表明。这种状况下的输出数据速率为250 kHz (8 MHz/32 = FMOD/抽取率)。数据安排妥当信号（各种色彩的竖直虚线）之间的时刻为4 μs。ADC选用sinc5 + sinc1滤波器和32倍抽取率运转。在界说滤波器输出为的调制器的模仿输入时中，一切五个转化输出都有必定的堆叠，因而，没有输出是各自独立的。关于单一ADC输入，各转化成果同享调制器模仿输入，但滤波器以不同办法权重衡量各调制器输出。
关于多路复用输入状况，用来发生各转化输出的调制器发生的每个转化数据对各通道有必要是独立的。有必要通过滤波器的彻底树立时刻之后，多路复用器才干从一个模仿输入通道切换到另一个模仿输入通道。以sinc3型滤波器为例，运用32倍抽取率，一次转化的滤波器树立时刻如图8(a)所示。一旦滤波器彻底树立，数据输出便是从前96个调制器输出的加权均匀值。这相当于12 μs或三个周期的ADC输出数据速率。
图8(b)显现了多路复用状况的前三个样本，ADC输出的各样本均已彻底树立。在任何样本之间，调制器输出都没有堆叠。DRDY（竖直线）之间的时刻所指示的复用速率由滤波器的树立时刻决议。此速率在数据手册和功能曲线中常常是作为彻底树立数据速率来描绘。
关于sincP滤波器，滤波器的树立时刻为滤波器阶数P乘以1/ODR。关于以250 kHz ODR运转的sinc3滤波器，其树立时刻为3 × 1/250 kHz = 12 μs。作为比较，若运用sinc5滤波器，ODR同为250 kHz，则树立时刻为5 × (1/2 50 kHz) = 20 μs。
适宜近似的通道切换速率为ODR除以滤波器阶数，也便是ODR/3（关于sinc3滤波器）或ODR/5（关于sinc5滤波器）。关于直接sinc滤波器，这是很显然的。关于sinc5 + sinc1型滤波器，需求添加一个过程。AD7175系列ADC答应挑选不同款式类型的滤波器。下一部分将介绍不同类型滤波器之间的差异，并供给一个比如来阐明怎么核算各种状况下的树立时刻。
现在看看多路复用状况下的树立时刻。在过程操控和工厂自动化中，的典型的模仿输入模块会有一个前端级调度，用以将±10 V输入调整到AD7175-8的输入规模内。然后，AD7175-8会复用各通道，按次序转化各输入或输入对。完结一切通道转化的时刻取决于所用的滤波器和通道数目。
下例对运用sinc3滤波器和运用sinc5 + sinc1滤波器进行了比较，二者装备为相同的输出数据速率，咱们会看到树立时刻核算的比照和办法。用户能够挑选AD7175-8的这两个滤波器选项。
a. 运用sinc3滤波器，62.5 kHz ODR 核算树立时刻。
AD7175 sinc3：ODR= 62.5 kHz
树立时刻 = 3 × (1/62.5 kHz) = 48 μs。
AD7175 sinc5 + sinc1：ODR= 62.5 kHz
留意有两个元件部分。sinc5滤波器在4 μs窗口上求均值(FMOD = 8 MHz)，因而它以250 kHz的速率将数据传送到均值模块。
1.sinc5的树立时刻 = 5 × 1/250 kHz = 20 μs。
这供给均值核算的第一个样本。
2.sinc1的树立，均值滤波器。
关于ODR = 62.5 kHz，250 kHz数据流四次求均值。
用于均值核算的剩下三个样本的树立时刻为3 × 1/250 kHz = 12 μs。
总树立时刻 = 20 μs + 12 μs = 32 μs，
通道开关速率 = 1/32 μs = 31.25 kHz。
留意：关于sinc5 + sinc1滤波器，当数据速率为10 kSPS及以下时，ADC具有单周期树立特性。这意味着ADC的树立时刻为1/ODR。
表2显现了选用设置(a)和(b)的4通道多路复用丈量的比较。运用sinc5 + sinc1滤波器可进步每通道采样速率，阐明较短树立时刻有优势。留意：这个经历规律仅适用于转化器，若各路输入之前有模仿预调度电路，而且其时刻常数比ADC要长，那么起主导作用的将是最差状况树立时刻。
表2显现了比较成果：
表2.关于一个4通道多路复用体系（例如选用AD7175-8），Sinc5 + Sinc1与Sinc3滤波器的每通道数据速率比较
以上便是对Σ-Δ型ADC的扼要介绍—环绕调制器的原理，数字滤波的概念和比如，以及其在丈量体系内对噪声、树立时刻的影响和一些连锁效应。
