高精度模数转换器在水下探测系统的应用

对于采用声波的发射和反射实现水下距离探测的系统，模拟信号的传播链路可以由FPGA控制输出数字信号，经ADC模数转换器转换为小模拟信号，由功率放大器放大处理，最后通过天线天线发射。接收端天线接收发射出去后遇到物体反射回来的声波，经低噪音放大器放大和滤波器滤波，由模数转换器采样转换输出给数据处理器进行信号处理。系统框图如下：

要实现水下探测系统的高精度测量要求，信号传播链路的每一个环节都需要对模拟信号进行高精度处理，其中模拟信号的接收和采样转换，直接影响到数据处理器的数据采样精度以及最终的数据处理结果。

芯炽16通道24位高精度模数转换器ADC SC9259(兼容TI的ADS1258)，集成兼容SPI总线接口，一个灵活的输入多路复用器接受8个差分输入或16个单端输入的组合，实现多组数据的采样，提高数据采集的样本数量，宽动态范围，精度高达24位，无代码缺失，可以实现水下探测系统模拟信号的高精度采样和转换，提高探测系统的信号调理的精准度以达到测量结果的准确性。器件功能模块图如下：

SC9259以1.8k至23.7k的通道扫描速率提供单周期稳定数据每个通道的每秒采样数 (SPS)。其四阶delta-sigma调制器之后是一个针对低噪声性能优化的五阶sinc数字滤波器。内部系统监控寄存器提供电源电压、温度、参考电压、增益和偏移数据。提供缓冲系统时钟输出 (15.7MHz) 以驱动微控制器或附加转换器。一个简单的命令字结构控制通道配置、数据速率、数字 I/O、监控功能等。可编程传感器偏置电流源可用于偏置传感器或验证传感器完整性。

SC9259其它主要性能

固定通道或自动通道扫描

固定通道数据速率:125kSPS

自动扫描数据速率:23.7kSPS/通道

Single-Conversion结算数据

16个单端或8个差分输入

单极(+5V)工作

低噪声:2.8μVRMS在1.8kSPS

0.0003%的积分非线性

直流稳定性(典型): 0.02μV/℃偏移漂移，0.4ppm/℃增益漂移

Open-Sensor检测

转换控制

用于外部信号调理的多路输出

片上温度、参考、偏置、增益和电源电压回读

42mW功耗

待机、休眠和关机模式

8通用输入输出(GPIO)

32.768kHz晶体振荡器或外部时钟

QFN-48封装7mm×7mm