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特征
高分辨率模数转换器；24位无缺码；0.0015%非线性；为快速通道切换而优化；500Hz时18位p-p分辨率（21位有效）；8.5 kHz时16位p-p分辨率（19位有效）；15 kHz时15位p-p分辨率（18位有效）；片上每通道系统校准；可配置输入；8单端或4全差分；输入范围；+625毫伏，+1.25伏，+2.5伏，625毫伏，1.25伏，2.5伏；三线串行接口；SPI™、QSPI™、MICROWIRE™和DSP兼容；逻辑输入施密特触发器；单电源操作；5 V模拟电源；3伏或5伏数字电源；包装：28铅TSSOP。
应用
可编程逻辑控制器/集散控制系统；多路复用应用；过程控制；工业仪表。
一般说明
AD7738是一款高精度、高吞吐量的模拟前端。真正的16位p-p分辨率是可以实现的，总转换时间为117微秒（8.5千赫信道切换），使之理想地适用于高分辨率多路复用应用。该部件可以通过一个简单的数字接口进行配置允许用户平衡噪音性能和数据吞吐量高达15.4千赫。
模拟前端有八个单端或四个全端单极或双极625 mV差分输入通道，1.25 V和2.5 V输入范围并接受共模输入电压从高于AGND 200毫伏到AVDD–300毫伏。多路复用器输出在外部固定，允许用户实现可编程增益或信号调节在将输入应用到ADC之前。差分参考输入具有“无参考”检测功能能力。ADC还支持每通道系统校准选项。数字串行接口可配置为3线操作，并与微控制器和数字信号兼容处理器。所有接口输入均由施密特触发。该零件指定在扩展工业上运行温度范围为-40摄氏度至+105摄氏度。AD7738家族的其他成员是AD7734和公元7732年。
AD7734模拟前端具有四个单端输入单极或真双极输入范围为±10 V的通道在一个5V模拟电源上运行时。AD7734接受模拟输入过电压至±16.5 V，而不接受降低相邻信道的性能。
AD7732与AD7734类似，但其模拟前端具有两个全差分输入通道。
输出噪声和分辨率规范
AD7738可以在启用或禁用斩波的情况下工作，允许对ADC进行编程，以优化吞吐量和信道切换时间，或优化偏移漂移性能。下面列出了这两种主要工作模式的噪声表，用于选择输出速率和稳定时间。
已启用斩波
第一种模式，其中AD7738配置为启用斩波（斩波=1），以较低的输出速率提供非常低的噪声数。表一至表三分别显示了-3db频率和典型性能与信道转换时间或等效输出数据速率的关系。表1显示了典型的输出均方根噪声。表二显示了基于均方根噪声的典型有效分辨率。表三显示了典型的输出峰间分辨率，表示在六西格玛限制内不会出现代码闪烁的值。峰间分辨率不是基于均方根噪声计算的，而是基于峰间噪声计算的。
这些典型数字是在模拟输入电压设置为0V和MCLK=6.144MHz的连续转换模式下采集的4096个数据样本产生的。通过信道转换时间寄存器选择转换时间。
切断已禁用
第二种模式，其中AD7738配置为禁用斩波（斩波=0），在保持高分辨率的同时提供更快的转换时间。表四至表六分别显示了-3db频率和典型性能与信道转换时间或等效输出数据速率的关系。表四显示了典型的输出均方根噪声。表五显示了基于均方根噪声的典型有效分辨率。表六显示了典型的输出峰间分辨率，表示在六西格玛限制内不会出现代码闪烁的值。峰间分辨率不是基于均方根噪声计算的，而是基于峰间噪声计算的。
这些典型数字是在模拟输入电压设置为0V和MCLK=6.144MHz的连续转换模式下采集的4096个数据样本产生的。通过信道转换时间寄存器选择转换时间。
典型性能特征——AD7738
寄存器描述
AD7738可通过一系列寄存器进行配置。其中一些配置和控制一般的AD7738功能，其他则是针对每个通道的。寄存器数据宽度从8位到24位不等。所有寄存器都是通过通信寄存器访问的，也就是说，与AD7738的任何通信都必须以对通信寄存器的写入开始，指定随后将读取或写入哪个寄存器。
通信寄存器
8位，只写寄存器，地址00h
与部件的所有通信必须从对通信寄存器的写入操作开始。写入通信寄存器的数据确定后续操作是读还是写，以及此操作将直接放入哪个寄存器。数字接口默认期望在通电后、复位后或对所选寄存器的后续读写操作完成后对通信寄存器进行写操作。如果接口序列丢失，可以通过写入至少32个串行时钟周期（DIN高和CS低）来重置该部分（注意，在这种情况下，包括调制器、滤波器、接口和所有寄存器在内的所有部分都会重置）。在连续读取模式下或在模式寄存器中设置转储位和“24/16”位时，记住在读取32位或更多位时保持低数据。
I/O端口寄存器
8位，读/写寄存器，地址01h，默认值30h+数字输入值40h
此寄存器中的位用于配置和访问AD7738上的数字I/O引脚。
测试寄存器
24位，读/写寄存器，地址03h
该登记册用于测试制造过程中的零件。用户不得更改此寄存器的默认配置。
ADC状态寄存器
8位，只读寄存器，地址04h，默认值00h
在转换模式中，寄存器位反映单个信道的状态。当转换完成时，相应的信道数据寄存器被更新，相应的RDY位被设置为1。当信道数据寄存器被读取时，相应的位被重置为0。当没有发生读取操作并且下一次转换的结果被更新到信道数据寄存器时，该位也被重置为0。写入模式寄存器会将所有位重置为0。
在校准模式中，当校准进行时，所有寄存器位重置为0，当校准完成时，所有位设置为1。
RDY引脚输出与由I/O端口寄存器中的RDY函数位定义的ADC状态寄存器的内容相关。
校验和寄存器
16位，读/写寄存器，地址05h
该寄存器在“AD7732/34/38校验和寄存器”技术说明中有说明。
ADC零刻度校准寄存器
24位，读/写寄存器，地址06h，默认值800000h
寄存器保存ADC零刻度校准系数。此寄存器中的值与ADC满标度校准寄存器和相应的信道零标度和信道满标度校准寄存器中的值一起使用，以数字方式缩放所有信道的转换结果。此寄存器中的值在执行ADC零刻度ADC自校准后自动更新。只有在空闲模式下才能写入此寄存器。有关详细信息，请参阅校准说明。
ADC满标度寄存器
24位，读/写寄存器，地址07h，默认值800000h
寄存器保存ADC满标度系数。建议用户不要更改此寄存器的默认配置。
信道数据寄存器
16/24位，只读寄存器，地址08h–0Fh，默认宽度16位，默认值8000h
这些寄存器包含对应于每个模拟输入通道的最新转换结果。16位或24位数据宽度可以通过在模式寄存器中设置“16/24”位来配置。结果更新时，通道状态寄存器中的相关RDY位变高。一旦开始读取数据寄存器，RDY位将返回低位。RDY管脚可配置为指示任何通道何时有未读数据，或等待所有启用的通道都有未读数据。如果在更新新结果时正在执行任何通道数据寄存器读取操作，则不会更新数据寄存器。这是为了避免得到损坏的数据。读取状态寄存器可以与在转储模式下读取数据寄存器相关联。读取状态寄存器总是与在连续读取模式下读取数据寄存器相关联。有关详细信息，请参阅数字接口说明。
通道零刻度校准寄存器
24位，读/写寄存器，地址10h–17h，默认值800000h
这些寄存器保存特定的信道零标度校准系数。这些寄存器中的值与相应信道满标度校准寄存器、ADC零标度校准寄存器和ADC满标度校准寄存器中的值一起使用，以数字方式缩放特定信道转换结果。此寄存器中的值在执行信道零刻度系统校准后自动更新。
信道零刻度校准寄存器的格式为符号位和22位无符号值。
只有在空闲模式下才能写入此寄存器。有关详细信息，请参阅校准说明。
通道满标度校准寄存器
24位，读/写寄存器，地址18h–1Fh，默认值200000h
这些寄存器保存特定的信道满标度校准系数。这些寄存器中的值与相应信道零刻度校准寄存器、ADC零刻度校准寄存器和ADC满刻度校准寄存器中的值一起使用，以数字方式缩放特定信道转换结果。此寄存器中的值在执行通道满标度系统校准后自动更新。只有在空闲模式下才能写入此寄存器。有关详细信息，请参阅校准说明。
信道状态寄存器
8位，只读寄存器，地址20h–27h，默认值20h通道号
这些寄存器包含单独的信道状态信息和一些一般的AD7738状态信息。读取状态寄存器可以与在转储模式下读取数据寄存器相关联。读取状态寄存器总是与在连续读取模式下读取数据寄存器相关联。有关详细信息，请参阅“数字接口说明”部分。
信道转换时间寄存器
8位，读/写寄存器，地址30h–37h，默认值91h
转换时间寄存器启用或禁用斩波，并为特定信道配置数字滤波器。此寄存器值影响ADC的转换时间、频率响应和噪声性能。
模式寄存器
8位读/写寄存器，地址38h–3Fh，默认值00h
模式寄存器配置部件并确定部件的工作模式。写入模式寄存器将清除ADC状态寄存器，将RDY引脚设置为逻辑高电平，退出所有当前操作，并启动由模式位指定的模式。
AD7738只包含一个模式寄存器。用于写入模式寄存器的地址的三个lsb指定由MD2到MD0位确定的为操作选择的通道。地址38h只能用于读取模式寄存器。
数字接口描述硬件
AD7738串行接口可以通过几种不同的方式通过串行接口连接到主机设备。
CS引脚可用于选择AD7738作为连接到主机串行接口的多个电路之一。当CS高时，AD7738忽略SCLK和DIN信号，DOUT管脚进入高阻抗状态。不使用CS信号时，将CS引脚连接到DGND。
RDY引脚可以被轮询为从高到低转换，也可以驱动主机设备中断输入，以指示AD7738已完成所选操作和/或AD7738的新数据可用。主机系统也可以在给定的命令写入设备后等待指定的时间，然后再进行读取。或者，可以轮询AD7738状态。当系统中未使用RDY引脚时，应将其保留为开路。（请注意，RDY管脚始终是有源数字输出，即永远不会进入高阻抗状态）。
复位引脚可用于复位AD7738。不使用时，将此插针连接到DVD。
AD7738接口可以简化为两条线，将DIN和双针连接到一条双向数据线。此2线配置中的第二个信号是SCLK信号。主机系统应参照AD7738定时规范更改数据线方向（参见定时特性中的总线放弃时间）。在2线串行接口配置中，AD7738不能在连续读取模式下工作。
所有的数字接口输入都是施密特触发的。因此，AD7738接口具有更高的抗噪性，并且AD7738可以很容易地通过光耦合器与主机系统隔离。
图5概述了一些可能的主机设备接口：（a）、不使用CS信号的SPI，（b）、DSP接口，以及（c）、2线配置。
重置
AD7738可以通过复位引脚或向AD7738串行接口写入复位序列来复位。复位序列为N“0”+32“1”，可能是面向字节接口中的数据序列00h+FFh+FFh+FFh+FFh+FFh。AD7738还具有通电复位功能，跳闸点为2V，通电后进入定义的默认状态。
系统配置的第一步是重置事件或32个一的重置序列。
访问AD7738寄存器所有与部件的通信都以对通信寄存器后接读或写地址寄存器。
在同时读写接口（如SPI）中，写入“0”读取数据时发送到AD7738。图6显示了ADC状态寄存器。
单次转换和读取数据
当写入模式寄存器时，ADC状态字节被清除，RDY引脚变高，而不管其以前的状态如何。当将单个转换命令写入模式寄存器时，ADC在由模式寄存器的地址选择的信道上启动转换。转换完成后，更新数据寄存器，将模式寄存器更改为空闲模式，设置相关的RDY位，RDY管脚变低。当读取相关通道数据寄存器时，RDY位被重置，RDY引脚返回高位。
图7显示了数字接口信号在通道0上执行单个转换，等待RDY引脚低电平，并读取通道0数据寄存器。
转储模式
当模式寄存器中的转储位设置为1时，信道状态寄存器将通过信道数据寄存器的读取立即被读取，而不管状态或数据寄存器是否已通过通信寄存器寻址。在转储模式下读取24位数据时，DIN引脚不应过高。否则AD7738将被重置。
图8显示了数字接口信号在通道0上执行单个转换，等待RDY引脚低电平，并在转储模式。
连续转换模式
当写入模式寄存器时，ADC状态字节被清除，RDY引脚变高，而不管其以前的状态如何。当连续转换命令写入模式寄存器时，ADC在由模式寄存器的地址选择的信道上开始转换。
转换完成后，相关信道数据寄存器和信道状态寄存器被更新，ADC状态寄存器中的相关RDY位被设置，AD7738在下一个启用的信道上继续转换。AD7738将循环通过所有启用的通道，直到进入另一个模式或复位。周期将是所有启用信道的转换时间之和，由相应的信道转换时间寄存器设置。
当读取相关信道数据寄存器时，RDY位被重置。RDY管脚的行为取决于I/O端口寄存器中的RDYFN位。当RDYFN位为0时，当任何通道有未读数据时，RDY管脚变低。
此位设置为1只有在所有启用的通道都有未读数据时，RDY引脚才会变低。
如果在新的ADC转换完成之前尚未读取ADC转换结果，则新结果将覆盖前一个结果。相关的RDY比特变低，RDY pin变高至少163 MCLK个周期（~26.5微秒），指示何时更新数据寄存器和丢失先前的转换数据。
如果在ADC转换完成时读取数据寄存器，则数据寄存器将不会更新为新结果（以避免数据损坏），并且新的转换数据将丢失。
图9显示了通道0和1启用且RDYFN位设置为0的连续转换模式的数字接口信号序列。RDY引脚变低，每次转换后读取数据寄存器。图10显示了一个类似的序列，但是RDYFN位设置为1。RDY引脚变低，在所有转换完成后读取数据寄存器。图11显示了没有从AD7738读取数据时的RDY管脚。
连续读取（连续转换）模式
当模式寄存器中的连续RD位被设置时，对通信寄存器的第一次写入“48h”开始连续读取模式。如图12所示，对部件的后续访问顺序读取上一次完成转换的信道状态和数据寄存器，而无需进一步配置通信寄存器。
注意，在进入连续读取模式时，应设置模式寄存器中的连续转换位。
注意，无论转储位值如何，连续读取模式都是信道状态和数据寄存器的“转储模式”读取。使用通道状态寄存器中的通道位来检查/识别哪个通道数据实际上被移出。
请注意，正在读取最后完成的转换结果。因此，I/O端口寄存器中的RDYFN位应为0，并且读取结果应始终在下一次转换完成之前开始。
只要DIN引脚低，而CS引脚低，AD7738将保持连续读取模式。因此，在连续读取模式下读取时，将0写入AD7738。为了退出连续读取模式，在读取完成后将DIN引脚高达至少100 ns。（写“80h”到AD77 38退出连续读取。）
模式寄存器中的连续RD位不会因DIN pin高而改变。因此，下一个写入“48h”再次启动连续读取模式。要完全停止连续读取模式，请写入模式寄存器以清除连续RD位。
电路说明
AD7738是一个sigma-delta a/D转换器，用于测量工业过程控制、仪器仪表、PLC和差示扫描量热仪中的宽动态范围、低频信号。
它包含多路复用器、输入缓冲器、sigma-delta（或电荷平衡）ADC、数字滤波器、时钟振荡器、数字I/O端口和串行通信接口。
模拟前端
AD7738有九个模拟输入引脚通过内部多路复用器连接到ADC。模拟前端可以配置为8个单端输入4个差分输入，或它们的任意组合。ADC输入的选择通过信道设置寄存器中的COM0和COM1位来确定。
AD7738包含一个宽频带、快速稳定的时间差分输入缓冲器，能够驱动高速sigma-delta调制器的动态负载。启用内部缓冲器后，模拟输入具有相对较高的输入阻抗。然而，如果启用了斩波和/或在通道之间切换时，存在动态电流对多路复用器的电容、管脚的电容和连接到MUXOUT的任何附加电容进行充电。在MUXOUT直接连接到ADCIN的典型配置中，该电容可以是大约20 pF。AD7738的设计目的是在多路复用开关之后和实际采样开始之前提供足够的稳定时间，前提是模拟输入电阻源阻抗不超过10 kΩ。
连接到模拟输入的RC可将动态充电电流转换为直流电压，并导致额外的增益或偏移误差。AD7738模拟输入上推荐的低通RC滤波器为20Ω和100 nF。
多路复用器输出和ADC输入在外部固定。这有助于多路复用器和ADC之间的共享信号调节。请注意，如果启用chop和/或在通道之间切换时，MUXOUT和ADCIN之间连接的任何电路都应在AD7738提供的稳定时间内完全稳定。请参阅多路复用器、转换和数据输出定时部分。
-模数转换器
AD7738核心由电荷平衡sigma-delta调制器和数字滤波器组成。该架构经过优化，可实现快速完全固定的转换。这允许在保持固有的良好线性度、高分辨率和低噪声的同时进行快速的信道间切换。
切碎
在启用斩波的情况下，多路复用器反复反转ADC输入。然后，将每个输出数据结果计算为两个转换的平均值，第一个转换为正，第二个转换为负偏移项。这有效地消除了输入缓冲器和sigma-delta调制器的任何偏移误差，产生了良好的直流偏移和偏移漂移规范。图13显示了启用斩波的信道信号链。
多路复用器、转换和数据输出定时指定的“转换时间”包括一个或两个“沉降”和“采样”周期以及一个“缩放”时间。
在启用斩波的情况下（图14），转换周期以43或44 MCLK周期（6.144 MHz MCLK约7微秒）的“稳定”时间开始，以允许多路复用器之后的电路稳定。然后，sigma-delta调制器对模拟信号进行采样，数字滤波器对数字数据流进行处理。“采样”时间取决于FW，即信道转换时间寄存器内容。在另一个42 MCLK周期（~6.8μs）的“稳定”之后，使用反向（斩波）模拟输入信号重复“采样”时间。然后，在163 MCLK周期（~26.5微秒）的“缩放”时间内，对来自数字滤波器的两个结果进行平均，使用校准寄存器缩放，并写入信道数据寄存器。
在禁用斩波的情况下（图15），只有一个“采样”时间，前面是43或44 MCLK周期的“稳定”时间，后面是163 MCLK周期的“缩放”时间。
RDY管脚在“缩放时间”期间会变高，而不管其以前的状态如何。在ADC状态寄存器中设置相关的RDY位，在信道状态寄存器中，当信道数据寄存器更新并且信道转换周期结束时，RDY引脚变低。如果处于连续转换模式，则零件将在下一个启用通道上自动继续转换循环。
注意，每个通道可以独立配置转换时间和斩波模式。整个周期和每个通道的有效数据速率取决于所有启用的通道设置。
频率响应
sigma-delta调制器的工作频率为MCLK频率的1/2，这是有效的采样频率。因此，奈奎斯特频率是MCLK频率的1/4。数字滤波器与调制器结合，具有一阶低通滤波器的频率响应。-3db点接近1/通道转换时间的频率。滚降为-20db/dec，直至奈奎斯特频率。如果启用斩波，则通过斩波对输入信号重新采样。因此，总体频率响应特征是接近频率1/信道转换时间。顶部的包络线同样是ADC响应–20 dB/dec。
模拟输入电压范围
启用缓冲器输入的绝对输入电压范围从AGND+200 mV限制到AVDD–300 mV，这也限制了共模范围。在设置共模电压和输入电压范围时必须小心，以免超过这些限制，否则会导致线性性能下降。
AD7738上的模拟输入可以接受单极或双极输入电压范围。双极输入范围并不意味着该部件可以在其模拟输入上处理与系统接地有关的负电压。AIN+输入上的单极和双极信号与相应AIN（–）输入上的电压有关。
例如，如果AINCOM为2.5 V，而CH0配置为测量AIN0–AINCOM，0 V至1.25 V，则AIN0输入上的输入电压范围为2.5 V至3.75 V。如果CH0配置为测量AIN0–AINCOM，±1.25 V，则AIN0输入上的输入电压范围为1.25 V至3.75 V。
模拟输入扩展电压范围
AD7738输出数据代码范围对应于标称输入电压范围。但是，在最小/最大输入电压范围内保证ADC的正确工作。
当模式寄存器的钳位设置为1时，当模拟输入电压超出标称输入电压范围时，信道数据寄存器将被数字钳位为全零或全零。
如表XIII和XIV所示，当钳位=0时，数据反映了标称电压范围外的模拟输入电压。在这种情况下，应将信道状态寄存器中的符号和OVR位与数据寄存器值一起考虑，以解码实际转换结果。
电压参考输入
AD7738的参考输入REFIN（+）和REFIN（–）提供差分参考输入能力。这些差分输入的共模范围是从AGND到AVDD。规定操作的标称参考电压为2.5 V。
两个参考输入都具有高阻抗、动态负载。由于每个参考输入上的输入阻抗是动态的，外部电阻/电容组合可能会导致零件上的增益误差。
表一至表六所列的输出噪声性能适用于0 V的模拟输入，且不受参考上噪声的影响。要在整个输入范围内获得与噪声表中所示相同的噪声性能，AD7738需要一个低噪声参考源。如果感兴趣带宽中的参考噪声过大，则会降低AD7738的性能。
AD7738的推荐参考电压源包括ADR421、AD780、REF43和REF192。通常建议将这些参考信号的输出解耦，以进一步降低噪声水平。
参考检测
AD7738包括芯片电路，用于检测部件是否具有有效的转换参考。
如果REFIN（+）和REFIN（–）引脚之间的电压低于NOREF触发电压（0.5 V典型值），并且AD7738正在执行转换，则设置信道状态寄存器中的NOREF位。
I/O端口
AD7738引脚SYNC/P1可以用作通用数字I/O引脚，或用于将AD7738与系统中的其他设备同步。当I/O端口寄存器中的同步位被设置且同步引脚低时，AD7738不处理任何转换。如果将其置于单转换模式、连续转换模式或任何校准模式，AD7738将等待同步管脚变高，然后开始操作。这允许用户从已知时间点开始转换，即同步管脚的上升沿。
校准
AD7738具有零标度自标定、零标度和全系统标定能力，能有效地将失调误差和增益误差降低到噪声的量级。每次转换后，在将ADC转换结果写入数据寄存器之前，使用ADC校准寄存器和相关信道校准寄存器对其进行缩放。见下面的方程式。
对于单极范围：
数据=（（ADC结果–ADC ZS校准。注册）ADC FS注册/200000小时-Ch.ZS Cal。注册）Ch.FS Cal。注册时间：200000小时
对于双极范围：
数据=（（ADC结果–ADC ZS校准。注册）ADC FS注册/400000小时+800000小时–Ch.ZS Cal。注册）Ch.FS Cal。注册/200000小时，其中ADC结果在0到ffffff h的范围内。
注意，通道ZS校准寄存器的格式为符号位+22位信道偏移值。强烈建议用户不要更改ADC FS寄存器。
要开始任何校准，请将相关模式位写入AD7738模式寄存器。校准完成后，更新相应校准寄存器的内容，设置ADC状态寄存器中的所有RDY位，RDY引脚变低，AD7738恢复到空闲模式。
校准持续时间与所选通道上配置的转换时间相同。转换时间越长，噪声越小，校准越精确。因此，至少使用默认转换时间来启动任何校准。
ADC零刻度自校准
ADC零标度自校准可以有效地消除斩波禁用模式下的偏移误差。如果在温度变化后重复，它还可以消除斩波禁用模式下的偏移漂移误差。
在内部短路的ADC输入上执行零刻度自校准。所选通道上的负模拟输入端用于设置ADC ZS校准共模。因此，应将所选差分对上的负极端子或单端信道配置上的AINCOM驱动至适当的commwon模式电压。
强烈建议ADC ZS校准寄存器仅作为零刻度自校准的一部分进行更新。
每通道系统校准
如果使用每通道系统校准，应按以下顺序启动：首先进行通道ZS系统校准，然后进行通道FS系统校准。
系统校准受ADC ZS和FS校准寄存器的影响；因此，如果系统中同时使用自校准和系统校准，则应先执行ADC自校准周期，然后再执行系统校准周期。
在执行系统校准时，完全固定的系统零标度电压信号或系统满标度电压信号必须连接到选定的通道模拟输入。
每个通道校准寄存器可以被读取、存储或修改并写回AD7738。注意，当写入校准寄存器时，AD7738必须处于空闲模式。注意，在指定的校准范围之外，可以进行校准，但性能可能会降低。（请参阅本数据表规范页中的系统校准部分。）
外形尺寸
28铅薄收缩小外形包装（TSSOP）（RU-28）
