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特征
具有15μs和30μs转换时间的10位ADC；单端和4个单端模拟输入通道；片上温度传感器：–40°C至+125°C；片上跟踪和保持；过热指示器；转换结束时自动断电；宽工作电源范围：2.7 V至5.5 V；I2C兼容串行接口；可选择的串行总线地址允许连接多达8个；AD7416/AD7417设备到单总线；AD7416是LM75的最佳替代品。
应用
环境温度监测数据采集；工业过程控制；汽车；电池充电应用；个人电脑。
一般说明
AD7417和AD7418是10位、4通道和单通道带有片内温度传感器的ADC，可以从单个2.7 V至5.5 V电源。设备包含15μs逐次逼近转换器，一个5通道多路复用器，一个温度传感器、时钟振荡器、跟踪和保持以及参考电压（2.5伏）。AD7416仅用于温度监测8线封装的设备。
部件上的温度传感器可通过多路复用器通道0访问。选择通道0并进行转换时启动时，转换结束时产生的ADC代码测量环境温度（±1°C@25°C）。片上寄存器可编程设定高、低温限值和开路超温指示器（OTI）提供输出，当编程超出限制。
配置寄存器允许对OTI输出（有效高或有效低）的意义及其工作模式（比较器或中断）进行编程。可编程故障队列计数器允许在触发OTI输出之前必须发生的超出限制的测量次数被设置，以防止在噪声环境中虚假触发OTI输出。
兼容IC®的串行接口允许AD7416/AD7417/AD7418寄存器被写入和读取。可以选择AD7416/AD7417串行总线地址的三个LSB，这允许最多八个AD7416/AD7417设备连接到一个总线。
AD7417有窄体、0.15英寸、16引线、小外形封装（SOIC）和16引线、薄收缩、小外形封装（TSSOP）两种。AD7416和AD7418有8导SOIC和MSOP封装。
产品亮点
1、AD7416/AD7417/AD7418具有片上温度传感器，可精确测量环境温度（±1°C@25°C，±2°C过热）制造的。可测量的温度范围为-40°C至+125°C。通过对通道0（温度传感器）的ADC代码与片上T设定点寄存器的内容进行数字比较，实现超温指示器。
2、AD7417提供了一个节省空间的10位模拟-数字解决方案，具有四个外部电压输入通道、一个船上温度传感器、一个片上参考和一个时钟振荡器。
3、自动断电功能使AD7416/AD7417/AD7418能够获得优异的电源性能。在较低的生产率下，该部件可以编程为在低功耗关机模式下运行，从而进一步节省功耗。
术语
相对精度
相对精度或端点非线性是通过ADC传递函数端点的直线的最大偏差。
微分非线性
这是ADC中任意两个相邻代码之间的测量值和理想1 LSB变化之间的差值。
偏移误差
这是第一个代码转换（0000…000）到（0000…001）与理想值（即GND+1 LSB）的偏差。
偏移误差匹配
这是任意两个通道之间的偏移误差差。
增益误差
这是偏移误差被调整后，最后一个代码转换（1111…110）到（1111…111）与理想值（即VREF8722;1 LSB）的偏差。
增益误差匹配
这是任何两个通道之间增益误差的差异。
跟踪和保持采集时间
Track and hold acquisition time是在转换结束（Track and hold返回到Track mode的点）后，Track and hold放大器的输出达到其最终值所需的时间，误差在±1/2 LSB内。它还适用于在所选输入信道中发生变化的情况，或者在应用于所选AD7417或AD7418的a输入的输入电压上存在阶跃输入变化的情况。这意味着，用户必须在转换结束后，或在信道改变或阶跃输入改变为a之后，等待跟踪和保持采集时间的持续时间，然后再开始另一个转换，以确保部件按规范工作。
操作理论
电路信息
AD7417和AD7418是单通道和四通道、15μs转换时间、10位ADC，具有片内温度传感器、基准和串行接口逻辑功能。AD7416没有模拟输入通道，仅用于温度测量。ADC部分由围绕电容器DAC的常规逐次逼近变换器组成。AD7416、AD7417和AD7418能够在2.7 V至5.5 V电源上运行，AD7417和AD7418接受0 V至+VREF的模拟输入范围。片上温度传感器允许对环境设备温度进行精确测量。温度传感器的工作测量范围为-40°C至+125°C。零件需要2.5 V的参考电压，该参考电压可从零件自身的内部参考电压或外部参考电压源提供。
转换器详细信息
在AD7417/AD7418上通过脉冲转换输入。部件的转换时钟是内部生成的，因此不需要外部时钟，除了从串行端口读取和写入时。片上track and hold从track模式转换到hold模式序列在CONVST信号的下降沿开始。每次对AD7416/AD7417/AD7418进行读或写操作时，也在自动转换模式下启动转换。在这种情况下，内部时钟振荡器（运行自动转换序列）在读或写操作结束时重新启动。在读取或写入操作完成后，跟踪和保持进入大约3μs的保持模式，然后开始转换。转换结果在15μs或30μs之后可用，具体取决于选择的是模拟输入通道还是温度传感器。AD7417/AD7418的跟踪保持采集时间为400ns。
通过选择片上mux的通道0并在此通道上进行转换来进行温度测量。通道0上的转换需要30μs才能完成。温度测量在“温度测量”一节中进行了说明。
片上参考对用户不可用，但外部参考源（仅2.5 V）可以透支参考。在所有未使用的模拟输入应连接到标称模拟输入范围内的电压，以避免噪声拾取。为了降低功耗，未使用的模拟输入应与GND连接。
典型接线图
图9显示了AD7417的典型连接图。如果需要，使用A0、A1和A2引脚，用户可以在同一串行总线上选择多达八个AD7417设备。外部2.5 V参考电压可在参考引脚处连接。如果使用外部基准，REF和GND之间应连接10μF电容器。SDA和SCL构成2线IC兼容接口。对于涉及功耗的应用，应使用转换结束时的自动断电来提高电源性能（请参阅操作模式一节）。
模拟输入
图10显示了模拟输入的等效电路AD7417和AD7418的结构。两个二极管D1和D2为模拟输入提供ESD保护。必须注意确保模拟输入信号不会超过供电轨200 mV以上，以防止这些二极管正向偏压并开始向基板传导电流。这些二极管可以在不造成不可逆损坏的情况下最大电流为20毫安。图10中的电容器C2通常约为4pF，主要归因于引脚电容。电阻器R1是由多路复用器和开关的导通电阻组成的集总元件。该电阻通常约为1kΩ。电容器C1是ADC采样电容器，其电容为3pf。
片上参考
AD7417/AD7418有一个1.2V的片内带隙基准，该基准由开关电容放大器放大以提供2.5V的输出。该放大器仅在转换阶段开始时通电，在转换结束时断电。通过将REF引脚连接到模拟接地来选择片上基准，这将导致SW1（见图11）在转换期间打开，基准放大器通电。因此，片上参考不能从外部获得。外部2.5 V参考电压可连接至参考引脚。这会导致片上参考电路的关闭。
温度测量
测量温度的一种常用方法是利用二极管的负温度系数或晶体管的基极发射极电压，在恒定电流下工作。不幸的是，这项技术需要校准以消除V的绝对值的影响，而V的绝对值因设备而异。在AD7416/AD7417/AD7418中使用的技术是测量在两种不同电流下操作设备时V的电流变化。
这是由：
其中：K是玻尔兹曼常数。q是电子上的电荷（1.6×10-19库仑）。T是绝对温度，单位为Kelvins。N是两个电流的比值。
图12显示了AD7416/AD7417/AD7418用于测量设备温度的方法。为了测量ΔV，传感器（衬底晶体管）在I和N×I的工作电流之间切换。产生的波形通过斩波器稳定放大器，该放大器执行波形的放大和整流功能，以产生与ΔV成比例的直流电压。该电压由a dc测量以给出温度以10位2补码形式输出。
ADC的温度分辨率为0.25°C，对应于ADC的1 LSB。ADC理论上可以测量255°C的温度范围；保证的温度范围为-40°C至+125°C。转换结果作为16位字存储在温度值寄存器（0x00）中。这个单词的10个MSBs存储温度测量值（见表9和表10）。
使用温度值寄存器的10个MSBs的温度转换公式如下：
从等式2中的ADC代码中删除MSB。
内部寄存器结构
AD7417/AD7418有七个内部寄存器，如图13所示。其中六个是数据寄存器，一个是地址指针寄存器。AD7416有五个内部寄存器（ADC和Config2寄存器不适用于AD7416）。
地址指针寄存器
地址指针寄存器是一个8位寄存器，它存储指向六个数据寄存器之一的地址。对AD7416/AD7417/AD7418的每个串行写入操作的第一个数据字节是存储在地址指针寄存器中的一个数据寄存器的地址，并选择将后续数据字节写入的数据寄存器。只有地址指针寄存器的三个LSB用于选择数据寄存器。
温度值寄存器（地址0x00）
温度值寄存器是一个16位只读寄存器，其10个MSBs将从ADC读取的温度数据存储为10位双倍补码格式。位D5到位D0未使用。
温度数据格式如表10所示。这显示了ADC从-128°C到+127°C的全部理论范围，但实际上，温度测量范围仅限于设备的工作温度范围。
配置寄存器（地址0x01）
配置寄存器是一个8位读/写寄存器，用于设置AD7416/AD7417/AD7418的工作模式。位D7到位D5控制信道选择，如表12。AD7416的位[D7:D5]应始终设置为000。位D4和位D3用于设置故障队列的长度。D2设置OTI输出的意义。D1选择比较器或中断操作模式，D0=1选择关机模式（默认值：D0=0）。
AD7416包含一个仅温度通道；AD7417有四个模拟输入通道和一个温度通道；AD7418有两个通道，一个温度通道和一个模拟输入通道。所有部件的温度通道地址相同，通道0。AD7418上模拟输入通道的地址是通道4。表12概述了部件上的通道选择，表13显示了故障队列设置。在OTI输出部分中解释了D1和D2。
THYST设定点寄存器（地址0x02）
THYST设定点寄存器是一个16位读/写寄存器，其九个MSBs将THYST设定点存储为两个补码格式相当于温度值寄存器的九个MSBs。位D6到位D0未使用。
TOTI设定值寄存器（地址0x03）
TOTI设定点寄存器是一个16位读/写寄存器，其九个MSBs将TOTI设定点存储为两个补码格式相当于温度值寄存器的九个MSBs。位6到位0未使用。
ADC值寄存器（地址0x04）
ADC值寄存器是一个16位只读寄存器，其10个MSBs以二进制格式存储ADC产生的值。位D5到位D0未使用。表15显示了包含ADC转换请求的10个MSBs的ADC值寄存器。
ADC传输函数
设计的代码转换发生在连续整数处LSB值（即1 LSB、2 LSB等）。LSB大小=VREF/1024。AD7417和AD7418 ADC的理想传输函数特性如图14所示。
配置2寄存器（地址0x05）
AD7417中包括第二个配置寄存器/AD7418用于CONVST引脚的功能。它是一个8位寄存器，位D5到位D0保持在0。位D7确定AD7417/AD7418是否应在其默认模式（D7=0）下运行，每355μs执行一次转换，或在其CONVST pin模式（D7=1）下运行，其中转换仅在使用CONVST pin时开始。位6包含测试1位。当该位为0时，IC滤波器启用（默认）。将此位设置为1将禁用筛选器。
串行总线接口
AD7416/AD7417/AD7418的控制通过与IC兼容的串行总线执行。AD7416/AD7417/AD7418在主设备（例如处理器）的控制下作为从设备连接到该总线。
串行总线地址
与所有IC兼容设备一样，AD7416/AD7417/AD7418具有7位串行地址。AD7416的这个地址的四个最大有效位设为1001；AD7417设为0101，用户可以通过将A2到A0引脚连接到V或GND来设置这三个最小有效位。通过给它们不同的地址，可以将多达8个AD7416/AD7417设备连接到单个串行总线，或者可以设置这些地址以避免与总线上的其他设备发生冲突。AD7418此地址的四个msb设置为0101，三个lsb都设置为0。
如果在转换操作期间发生串行通信，则转换将在通信之后停止并重新启动。
串行总线协议的操作如下：
1、主机通过建立一个启动条件来启动数据传输，该启动条件定义为串行数据线SDA上的从高到低的转换，而串行时钟线SCL则保持高。这表示随后是地址/数据流。所有连接到串行总线的从机外设都响应7位地址（MSB优先）加上一个R/W位，该位决定数据传输的方向，即数据是向从设备写入还是从设备读取。
其地址对应于所发送地址的外围设备通过在第九时钟脉冲（称为确认位）之前的低周期中将数据线拉低来响应。总线上的所有其他设备现在都处于空闲状态，而选定的设备则等待从中读取或写入数据。如果R/W位为0，则主设备写入从设备。如果R/W位是1，则主设备从从设备读取。
2、数据通过串行总线以9个时钟脉冲的顺序发送，8位数据后跟来自数据接收器的确认位。数据线上的跃迁必须发生在时钟信号的低周期内，并且在高周期内保持稳定，因为时钟高时的低到高跃迁可以被解释为停止信号。
3、当读取或写入所有数据字节时，将建立停止条件。在写入模式下，主机在第10个时钟脉冲期间将数据线拉高以断言停止条件。在读取模式下，主设备在第九时钟脉冲之前的低时段将数据线拉高。这就是所谓的不承认。然后，主机在第10个时钟脉冲之前的低时段将数据线取低，然后在第10个时钟脉冲期间取高，以断言停止条件。
在一次操作中，可以通过串行总线传输任意数量的数据，但不可能在一次操作中混合读取和写入，因为操作类型是在开始时确定的，并且在不启动新操作的情况下无法随后更改。
写信给AD7416/AD7417/AD7418
根据写入的寄存器，AD7416/AD7417/AD7418有三种不同的写入方式。
（1）、写入地址指针寄存器以进行后续读取。要从特定寄存器读取数据，地址指针寄存器必须包含该寄存器的地址。如果没有，则必须通过执行单字节写入操作将正确的地址写入地址指针寄存器，如图15所示。写入操作由串行总线地址和地址指针字节组成。没有数据写入任何数据寄存器。
（2）、将单字节数据写入配置寄存器、配置2寄存器或T设定点或T设定点寄存器。
配置寄存器是一个8位寄存器，因此只能向其写入一个字节的数据。如果只需要8位温度比较，温度LSB可以在T和T中忽略，并且只需要将8位写入T设定点和T设定点寄存器。将单个字节的数据写入其中一个寄存器包括串行总线地址、写入地址指针寄存器的数据寄存器地址和数据字节写入选定的数据寄存器。如图所示图16。
（3）、向TOTI设定点或THYST写入两个字节的数据设定值寄存器。如果温度设定值需要9位分辨率，必须将两个字节的数据写入TOTI设定点和THYST设定值寄存器。这包括串行总线地址，写入地址指针的寄存器地址寄存器，后跟写入选定对象的两个数据字节数据寄存器。如图17所示。
从AD7416/AD7417/AD7418读取数据
从AD7416/AD7417/AD7418读取数据是单字节或双字节操作。读取配置寄存器的内容是一个单字节读取操作，如图18所示，寄存器地址以前是通过对地址指针寄存器的单字节写入操作设置的。
从温度值寄存器读取数据时，T设定点或T设定点寄存器是一个2字节操作，如图19所示。也可以这样读取9位或10位寄存器的最高有效位。
请注意，从AD7416/AD7417/AD7418读取数据时，必须读取不超过三个字节的数据。必须在读取通信结束时插入停止命令。如果一个停止命令没有被主机插入，并且AD716/AD717/AD718比三字节数据所需的最大值接收更多的SCL周期，那么AD716/AD717/AD718上的IC接口拉低SDA线并防止其再次高电平。要恢复AD7416/AD7417/AD7418接口，必须关闭并再次打开该部件。有关IC接口的更多信息，请参阅AN-686应用说明，在上实现I。
OTI输出
OTI输出有两种工作模式，由配置寄存器的位D1。在比较器模式下，（D1=0），当温度超过T时，OTI输出变为激活状态，并保持激活状态，直到温度降到T以下。该模式允许将AD7416/AD7417/AD7418用作恒温器，例如，控制冷却风扇的操作。
OTI的开漏配置允许几个AD7416/AD7417/AD7418设备的OTI输出在激活低模式时连接在一起。
OTI输出用于指示发生了超出极限的温度偏移。OTI是一种开漏输出，可通过将配置寄存器的位D2设置为0或将配置寄存器的位D2设置为1来编程为低激活。
在中断模式（D1=1）下，当温度超过T时，OTI输出激活，即使温度降到T以下，直到通过读取操作重置。一旦OTI因温度超过T而激活并复位，即使温度保持在T以上或随后再次升高，它也将保持不活动状态。直到温度降至T以下，它才再次激活。然后，它将保持活动状态，直到通过读取操作复位。一旦OTI因温度降到T以下而激活，然后复位，即使温度保持或随后再次降到T以下，它仍保持不激活。
当AD7416/AD7417/AD7418处于关机模式时，通过将配置寄存器的位D0设置为1，也会重置OTI。
OTI输出需要一个外部上拉电阻器。这可以连接到与V不同的电压（例如，允许在5 V和3.3 V系统之间的接口），只要不超过OTI输出的最大额定电压。
上拉电阻的值取决于应用，但应尽可能大，以避免在OTI输出端出现过大的汇电流，这会加热芯片并影响温度读数。满足OTI输出的输出高电流规范的上拉电阻的最大值是30 KΩ，但是如果需要较低的输出电流，则可以使用更高的值。对于大多数应用，10 kΩ的值是合适的。
故障队列
为避免在噪声环境中误触发AD7416/AD7417/AD7418，提供了一个故障队列计数器，该计数器可由配置寄存器（见表11）的位D3和位D4编程，以在OTI激活前计数1、2、4或6个故障事件。要触发OTI，故障必须连续发生。例如，如果故障队列设置为4，则必须连续进行四次大于T（或小于T）的温度测量。任何中断序列的读取都会重置故障队列计数器，因此，如果有三个大于T的读取后跟一个小于T的读取，则故障队列计数器将在不触发OTI的情况下重置。
开机默认值
AD7416/AD7417/AD7418始终以以下默认值通电：
（1）、指向温度值寄存器的地址指针比较器模式；
（2）、总温度=80°C；
（3）、THYST=75摄氏度；
（4）、OTI活性低；
（5）、故障队列=1；
这些默认设置允许将AD7416/AD7417/AD7418用作独立恒温器，而无需连接到串行总线。
工作模式
根据配置寄存器中D0的值，AD7416/AD7417/AD7418有两种可能的操作模式。
模式1
当D0=0时，AD7416/AD7417/AD7418正常工作。在此激活模式下，每400μs进行一次转换。转换完成后，部件部分断电，通常消耗350μa电流，直到下一次转换发生。
根据温度读数的要求，此模式可能会出现两种情况。如果在转换期间发生读取，则转换将中止，并在停止/重复启动条件下启动新的读取。读取的温度值是先前完成转换的温度值。下一次转换通常在新转换开始后400μs发生。
如果在转换之间调用读取，则在停止/重复开始条件下启动转换。在该转换之后，部件返回到每400μs执行一次转换。
当每400μs周期的V=3v时，AD7416/AD7417/AD7418在转换模式下花费40μs（或10%的时间）。该部件在部分断电模式下花费360μs（或90%的时间）。因此，AD7416的平均功耗/AD7417/AD7418是：
模式2
用于需要温度测量的应用以较慢的速度，例如，每秒，功耗可以通过对部分的书写来减少部分读取之间断电。本期消费全额断电通常为0.2μA，并启动完全断电当配置寄存器中的D0=1时。当测量值为需要时，可以执行写操作来为部分。然后，部件执行转换并返回到断电。温度值可以在完全断电时读取，因为I2C总线持续激活。
这种模式下的功耗取决于阅读发生。根据温度要求每100毫秒测量一次，以最佳功率为例损耗是通过将部件完全断电来实现的，每100毫秒唤醒一次，让它工作400μs再次将其完全关闭。在这种情况下，平均功耗计算如下。部分花费40μs（或0.04%时间）转换，3mw耗散在60 nW下完全关闭99.96 ms（99.96%的时间）消散。
因此，平均功耗为：
AD7416/AD7417的最快吞吐量/AD7418可工作2.5 kHz（即每400μs读取一次转换期）。因为TOTI和THYST是2字节读取，所以使用I2读取时间C在100 kbps的速度下运行将是270μs。如果温度读数太频繁，读数会与转换，不断中止它们，导致无效读数。
转换启动模式
AD7417/AD7418有一个额外的模式，通过写入Config2寄存器的MSB来设置。
转换引脚模式
转换仅通过使用CONVST pin启动。在这种操作方法，CONVST通常很低。CONVST的上升沿开始通电时间。这个通电时间为4μs。如果CONVST high time大于4μs，convs下降沿开始转换此时轨迹和保持也进入其保持模式。如果CONVST high time小于4μs，内部计时器，由CONVST的上升沿启动，保持track和hold，并启动转换直到计时器计时输出（convs上升沿后4μs，对应加电时间）。CONVST输入保持在低位转换结束，从而导致部件进入关机模式。在这种操作方法中，CONVST通常是低，高脉冲控制电源，和转换开始。
当从或读取时，CONVST引脚不应脉冲正在写入端口。图21显示了选择温度通道时转换脉冲。图22显示了模拟输入通道的最小次数挑选出来的。
应用程序信息
电源去耦
AD7416/AD7417/AD7418应在V和GND之间与0.1μF陶瓷电容器分离。如果部件安装在远离电源的地方，这一点尤为重要。
上电复位
为了确保正确的上电复位，请确保电源V引脚上的电压为0 V。有关更多信息，请参阅上的AN-588应用说明、AD7416/AD7417/AD7418通电复位电路。上电复位失败可防止将默认值加载到AD7416/AD7417/AD7418寄存器中。如果未将正确的值加载到寄存器中，则设备无法开始运行。温度值和ADC值寄存器的输出将是一个恒定值。
要重新启动设备操作，寄存器必须通过IC总线加载其默认值。因此，在上电复位不足的情况下，对于所有三个设备，以下寄存器应加载其默认值：
（1）、配置寄存器默认值=0x00；
（2）、Config2寄存器默认值=0x00；
（3）、T设定点寄存器默认值=0x4B00；
（4）、T设定点寄存器默认值=0x5500。
安装AD7416/AD7417/AD7418
AD7416/AD7417/AD7418可用于表面或空气温度传感应用。如果使用导热粘合剂将设备粘合到表面，则由于设备的低功耗，模具温度在表面温度的0.2°C左右。如果环境空气温度与被测表面温度不同，请注意将设备的背面和引线与空气绝缘。
接地引脚提供到模具的最佳热路径，因此模具的温度接近印刷电路接地轨道的温度。注意确保其与被测表面紧密接触。
与任何集成电路一样，AD7416/AD7417/AD7418及其相关的布线和电路必须保持防潮，以防止泄漏和腐蚀，特别是在更容易发生冷凝的寒冷条件下。耐水性清漆和保形涂料可用于保护。小尺寸的AD7416封装允许它安装在密封的金属探针内，为设备提供一个安全的环境。
风扇控制器
图23显示了一个简单的风扇控制器，当温度超过80°C时打开一个冷却风扇，当温度低于75°C时再次关闭。如果需要不同的跳闸温度，AD7416可以用作此应用程序中的独立设备，或与串行总线接口一起使用。如果AD7416与总线接口一起使用，则可以将OTI的感测设置为高激活，可以省略Q1和R1，并且可以将OTI直接连接到Q2的栅极上，以R2作为上拉电阻。
恒温器
图24显示了用作恒温器的AD7416。当温度低于T时，加热器打开，当温度高于T时，加热器再次关闭。对于此应用和比较器模式，将OTI输出设置为低激活。
具有多个AD7416设备的系统
AD7416串行地址的三个LSB可以由用户设置，允许从1001000到1001111的八个不同地址。图25显示了一个系统，其中八个AD7416设备通过其OTI连接到单个串行总线输出线连在一起形成一个公共中断行。这种安排意味着必须读取每个设备以确定哪个设备产生了中断，并且如果每个设备需要一个唯一的中断，则OTI输出可以单独连接到I/O芯片。
外形尺寸
