会社ブログについて ADI ADG731 モノリシックCMOS 32チャンネルシリアル制御アナログマルチプレクサ

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.がADIを供給ADG731モノリシック CMOS 32 チャネル シリアル制御アナログ マルチプレクサ。

私。ADG731製品概要
のADG731は、高性能シングルチップ CMOS 32 チャネル シリアル制御アナログ マルチプレクサです。シングルチップ統合設計を採用し、32個のシングルエンドアナログ信号入力と1個のコモン信号出力による32:1信号スイッチングアーキテクチャを実現しています。これは、マルチチャンネルアナログ信号の取得、検出、制御システムの中核となるコンポーネントです。このチップは、従来のマルチプレクサ並列アドレス制御の煩雑な設計を放棄し、SPI と互換性のある 3 線式シリアル インターフェイスを搭載しており、ハードウェアの配線とメイン制御リソースの占有を大幅に簡素化します。同時に、成熟した CMOS テクノロジーに依存して、低オンインピーダンス、低信号歪み、高速スイッチング速度のバランスをとっているため、産業用グレードの高精度アナログ信号スイッチングのシナリオに完全に適しています。
 

のADG73148-TQFPパッケージを採用しており、小型で放熱性に優れ、-40℃～+85℃の工業グレードの温度範囲をカバーします。幅広いシングル/デュアル電源をサポートし、ポータブル機器、産業用計測および制御、計測器などの異なる電源アーキテクチャのシステムに柔軟に適応できます。これは、マルチチャネル アナログ信号のマルチスイッチング シナリオに推奨されるデバイスです。

II.のコア機能とアーキテクチャの特徴ADG731
1. チャネルアーキテクチャの設計
のADG73132 個の独立して制御可能なアナログ スイッチング チャネルを備え、シングルエンド入力および共通出力アーキテクチャを採用しています。 5 ビットのバイナリ アドレス コーディングを使用して、32 チャンネルすべての正確なゲートを実現し、一度に 1 つのチャンネルのみを接続できるようにして、チャンネル間の信号クロストークを効果的に回避します。すべてのアナログ チャネルはレールツーレール信号伝送をサポートし、電源電圧のダイナミック レンジを最大化し、低電圧小信号と従来の振幅アナログ信号のスイッチング ニーズに適応します。

2. シリアル制御インターフェース
従来の並列アドレス指定マルチプレクサとは異なり、ADG731は、クロック ピン、データ入力ピン、およびチップ選択ピンで構成される標準化された 3 線式 SPI 互換シリアル インターフェイスを備えており、大量のメイン制御 GPIO リソースを必要としません。マスターコントローラは5ビットのチャネルアドレスコードをシリアルシフトで入力することで、対応するチャネルの接続を正確に制御できます。シリアル通信ロジックはシンプルで互換性が高く、STM32、FPGA、DSPなどの主流の組み込みマスターコントローラーに直接接続できるため、マルチチャネルスイッチングシステムのハードウェア配線とプログラム開発の難しさが大幅に簡素化されます。一方、インターフェイスは標準の TTL/CMOS ロジック レベルをサポートし、明確な高レベルおよび低レベルのしきい値と強力な干渉防止機能を備えています。

3. モノリシック集積CMOSプロセスのメリット
のADG731は、高性能 CMOS プロセスを使用して製造されており、すべてのアナログ スイッチ、デコード ロジック、ドライバー回路、シリアル インターフェイス回路が統合されています。外部補助デバイスを必要とせずに信号スイッチング機能を独立して実現できるため、非常に高い集積度が得られます。複数のチップやディスクリートスイッチで構築されたマルチチャネルスイッチング回路と比較して、シングルチップアーキテクチャはシステムサイズ、消費電力、配線の複雑さを効果的に削減し、同時にディスクリートデバイスの一貫性の低さや安定性の低さの問題を回避し、マルチチャネル信号スイッチングの一貫性と信頼性を確保します。

Ⅲ．主要な電気的性能パラメータADG731
優れた電気的パラメータにより、ADG731高精度、低損失、低干渉のアナログ信号スイッチングを実現します。その中心となる性能パラメータは次のとおりで、すべての指標は業界標準のテスト条件に基づいています。

・電源特性：1.8V～5.5Vの単電源と±2.25V～±2.75Vの両電源対称電源を備え、幅広いフレキシブル電源に対応します。低電圧ポータブル機器や従来の産業用計測および制御システムと互換性があり、低電圧電源モードでも完全なパフォーマンスを維持できます。
- オンインピーダンス特性：標準的なオン抵抗はわずか 4Ω であり、オン抵抗の平坦性は 0.5Ω と低くなります。 32 チャンネルのオン抵抗の一貫性は優れており、信号伝送電圧降下と振幅歪みを最小限に抑え、マルチチャンネル信号取得の精度の一貫性を確保できます。
- ダイナミック信号性能: - 最大 18MHz の 3dB 信号帯域幅。低周波から中高周波までのアナログ信号のスイッチング ニーズを満たすことができます。標準的なスイッチング遅延時間は 42ns で、スイッチング応答速度が速いため、高速マルチチャネル信号取得シナリオに適しています。
- 低干渉特性: 電荷注入はわずか 1pC で、スイッチング プロセス中のデジタル回路からアナログ リンクへの干渉パルスは非常に小さいです。標準的な遮断リーク電流は 250pA で、非伝導チャネルの信号リークは非常に低いです。チャンネルクロストーク抑制能力は-72dBに達し、チャンネル間の信号干渉を効果的に排除し、微弱なアナログ信号の捕捉精度を確保します。
・漏れ電流と絶縁性能：オン時の漏れ電流が極めて小さく、全温度範囲での漏れ電流がナノアンペアレベルに制御されているため、信号伝送ロスが大幅に低減され、高精度な微弱信号検出シナリオに適しています。
- 作業環境: 工業グレードの動作温度範囲 -40℃ ～ +85℃、高温および低温環境において優れた電気パラメータ安定性を備え、過酷な産業現場の条件に適応できます。

IV.ADG731動作原理と制御ロジック
ADG731 の核となる動作ロジックは「シリアル アドレス デコード + シングル チャネル ゲーティング」であり、全体的なワークフローは明確で効率的です。システムの電源がオンになると、チップは内部回路の初期化を完了し、スタンバイ モードになり、デフォルトではすべてのアナログ チャネルがオフになります。主制御装置は、3 線式シリアルインターフェースを介して 5 ビットのチャネルアドレスデータを 1 ビットずつチップに送信します。アドレスデータはチップ内のシリアルシフトレジスタにラッチされた後、デコード回路に送られてデコードが完了します。

解析されたアドレス信号に基づいて、デコード回路は対応する 1 つのアナログ チャネルを正確にゲートし、残りの 31 チャネルはオフのままで、32 対 1 のアナログ信号スイッチングを実現します。外部アナログ信号は、導電チャネルを通じて共通出力端子に送信され、ADC サンプリング回路や演算増幅回路などのバックエンド処理モジュールに接続できます。チャンネル切り替えが必要な場合、メインコントローラーは新しいアドレスコードを再送信し、チップは自動的に元のチャンネルをオフにして新しいチャンネルをオンにして、信号経路の切り替えを完了します。切り替えプロセスは安定しており、グリッチはありません。低電荷注入特性と組み合わせることで、スイッチング時の信号干渉を効果的に回避できます。
一方、チップは接続前に切断するスイッチング タイミング特性を備えており、チャネル切り替え中の信号の短絡やリンクの競合を効果的に回避でき、システムの安定性がさらに向上します。

V. の典型的なアプリケーションシナリオADG731
マルチチャンネルの統合、低歪み、低干渉、制御の容易さという主な利点を活用して、ADG731は、次のようなコア アプリケーション シナリオで、さまざまなマルチチャネル アナログ信号取得および制御システムで広く使用されています。

1. 産業用マルチチャンネルデータ収集システム
工業用温度、圧力、湿度、電圧、電流などのアナログ センサー信号のマルチチャネル取得シナリオでは、ADG73132チャンネルのセンサー信号入力を拡張できます。単一チップでマルチチャネル信号の時分割スイッチングを実現し、高精度 ADC によるマルチチャネル データ サンプリングを完了することで、産業用計測および制御ボードの回路設計が大幅に簡素化され、システム統合と検出精度が向上します。

2. 精密機器および検査装置
オシロスコープ、シグナル・アナライザ、インピーダンス・テスタ、高精度マルチメータなどの精密テスト機器で、複数のアナログ・テスト信号のスイッチングやゲートを行うために使用されます。非常に低いオンインピーダンス、最小限の信号歪み、およびクロストーク抑制機能により、元の信号特性を最大限に維持することができ、機器の検出精度と測定の一貫性が保証されます。

3. バッテリー管理および電源検出システム
パワーバッテリーパックおよびエネルギー貯蔵電源のマルチノード電圧および電流検出システムでは、バッテリーパックの個々のセルのシミュレーションパラメータが時分割で 32 チャネルを介して収集され、バッテリー状態のリアルタイム監視が実現されます。低電圧および低ノイズ特性は、弱いバッテリー信号の検出ニーズに適合し、バッテリー管理システムの監視の信頼性を保証します。

4. ポータブル測定および制御装置
幅広い電源電圧、低消費電力、小型の利点を活かして、ポータブルデータレコーダやハンディ試験装置などの軽量製品に適しています。限られた機器スペース内でマルチチャンネル信号取得機能を実現すると同時に、全体的な消費電力を削減し、バッテリー寿命を向上させます。

VI.ADG731ハードウェア設計およびアプリケーションの注意事項
1. 電源設計
電源には、0.1μFの高周波デカップリング・コンデンサと10μFの大容量フィルタ・コンデンサを装備する必要があります。これらはチップの電源ピンとグランドの近くに配置して、電源の高周波リップルと低周波変動を除去し、電源ノイズによるアナログ信号干渉の発生を防ぎます。二重電源で電力を供給する場合は、正と負の電源が対称であること、および電位オフセットによる信号の歪みを防ぐために接地が確実であることを確認する必要があります。

2. 信号配線
アナログ入力チャネルの配線は、デジタル クロックや電源などの高干渉ケーブルから離して、できるだけ短く真っ直ぐにする必要があります。また、アナログ リンクへのデジタル ノイズの結合を避けるために、アナログとデジタル チャネルは単一のグランド ポイントを共有する必要があります。 32 の入力トレースは一貫した配線長とインピーダンスを維持し、すべてのチャンネルにわたって一貫した信号伝送を保証します。

3. シリアルインターフェース設計
SPI シリアル通信ケーブルのインピーダンス マッチングにより、信号の反射と干渉が低減され、正確なアドレス データの送信が保証されます。高速スイッチング シナリオでは、通信クロック周波数がスイッチング速度と通信の安定性のバランスを取るように合理的に設定され、データ エラーによるチャネル ゲーティングの異常が回避されます。

4. 放熱と動作条件への適応
48-TQFP パッケージは優れた放熱性能を備えており、通常の動作条件下では追加の放熱構造を必要としません。高温および高負荷のシナリオでは、銅クラッド面積を適切に増やすことで放熱効率を向上させ、全温度範囲内でチップが安定して動作するようにすることができます。

7. 概要ADG731製品の利点
ADI の古典的な 32 チャンネル シリアル アナログ マルチプレクサとして、ADG731高集積、優れた信号性能、容易な制御、高い安定性という 4 つの主要な利点を誇ります。従来の並列制御マルチプレクサと比較して、シリアル インターフェイスはメイン制御リソースと配線スペースを大幅に節約します。個別のスイッチ組み合わせ回路と比較して、モノリシック アーキテクチャは一貫性が高く、消費電力が低く、体積が小さくなります。オンインピーダンス、電荷注入、クロストークが非常に低く、正確なアナログ信号スイッチングシナリオに最適です。

成熟したプロセス、安定したパフォーマンス、幅広い適応性を備えた、ADG731は、産業用計測および制御、精密機器、エネルギー試験、ポータブル機器などの多くの分野で、マルチチャンネルアナログ信号スイッチングの中核として推奨されるデバイスとなっています。システム設計の難しさを効果的に軽減し、機器の検出精度と動作信頼性を向上させます。