【導讀】為可編程邏輯控製器(PLC)或分布式控製係統(DCS)模塊等過程控製應用設計模擬輸入模塊時，主要權衡因素通常是性價比。傳統上，此應用領域使用雙極性±15 V 電源軌來提供有源前端組件，用於輸入信號的衰減或增益。這會影響物料清單(BOM)的成本，而創建隔離雙極電源會增加設計的複雜性。

圖1. AD4111功能框圖。

AD4111是一款24位∑-Δ型ADC，通過實現創新而簡單的信號鏈，縮短了開發時間，降低了設計成本。它利用ADI的專有iPassives™技術，將模擬前端和ADC融合在一起。這使得 AD4111 能夠接受 ±10 V 電壓輸入和 0 mA 至 20 mA 電流輸入，同時無需外部組件即可在單個 5V 或 3.3V 電源下工作。電壓輸入指定為 ±20V 的超量程，在此範圍內，該器件仍可在電壓引腳上提供有效轉換和 ±50V 的絕對最大規格。電流輸入指定為 -0.5 mA 至 24 mA 的範圍，可實現接近0 mA的準確電流測量，提供精確的24 mA轉換。

AD4111的電壓輸入保證最小阻抗為1MΩ。這樣可以去除±15 V外 部緩衝器，進一步節省電路板空間和BOM成本。5 V 設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)每(mei)個(ge)電(dian)壓(ya)輸(shu)入(ru)必(bi)須(xu)有(you)一(yi)個(ge)高(gao)阻(zu)抗(kang)分(fen)壓(ya)器(qi)，這(zhe)會(hui)占(zhan)用(yong)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)。離(li)散(san)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)權(quan)衡(heng)精(jing)密(mi)電(dian)阻(zu)的(de)成(cheng)本(ben)與(yu)精(jing)度(du)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，AD4111在每個輸入端采用了一個高阻抗精密分壓器
，如圖3所示。

通常，單個5 V 設計的限製是缺少開路檢測，一般是對15 V 電源軌使用高阻抗電阻，將開路連接拉至超出範圍的電壓。AD4111 采用5 V 或3.3V 電源提供獨特開路檢測功能
，克服了這一問題。此方法將開路檢測與超出範圍的故障分開，進一步簡化了診斷。通過在AD4111內部包含此功能

，前端無需上拉電阻
，因此也無需15 V電源，如圖2所示。消除±15 V 電源減少了隔離電路的複雜性、麵積和輻射。對於不需要開路檢測的應用，可以使用另一種通用的AD4112。該器件具有AD4111的所有優點
，但沒有開路檢測。

圖2. 典型高端解決方案。

AD4111 集成了基準電壓和內部時鍾，有助於進一步減小電路板尺寸並降低BOM成本，同時允許使用外部組件，應付需要更高精度和更低溫度誤差轉換的情況。圖2和圖3分別顯示了典型的高端和低端解決方案。圖2和圖3中突出顯示了可完全被AD4111 取代的信號鏈的比例。AD4111的總不可調整誤差(TUE)jingduguifanzhizaidadaoxitongjiyaoqiu。duiyuxuduojiejuefangan，jingdukenengzuyishenglverenheewaixiaozhun。zaixianyoudegaojingdujiejuefanganzhong，tongchangantongdaoduimokuaijinxingxiaozhun。AD4111 采用高匹配輸入設計
，因此校準一個輸入便可所有輸入上提供類似的精度。

圖3. 典型低端解決方案。

PLC 和 DCS 模塊通常在惡劣的工業環境中運行，並且必須承受電磁幹擾(EMI)的情況。在設計具有電磁兼容性(EMC)功能的輸入模塊時，這會增加複雜性，因為大多數設備的額定值不適用於EMC，因此設計輸入保護和濾波電路就變得複雜起來。這可能顯著增加設計和測試開發時間。EMC 實驗室租金昂貴，測試失敗可能意味著長時間延遲，直到電路板可以重新設計和重新測試。

AD4111 已經被設計成了一個印刷電路板(PCB)，演示了一個經過驗證的EMC解決方案。該電路板的特點是確保電路性能不會受到輻射射頻(RF)或傳導RF幹擾的永久影響，並且已被證明具有足夠的抗靜電放電(ESD)
、電快速瞬變(EFT)和浪湧的能力，符合IEC 61000-4-x 標準集。該電路板還針對 CISPR 11 進行了評估，其輻射發射水平遠低於A類限值。

AD4111是一款高度集成的係統級ADC，具有全麵的可配置性。它能夠接受±10 V電壓輸入和0 mA 至20 mA 電流輸入
，采用5 V 或3.3V 單電源供電

，具有開路檢測功能和許多其他功能，為模擬輸入模塊設計提供獨特的解決方案。它采用6 mm × 6 mm
、40 引腳 LFCS P封裝
，之前需要完整複雜PCB的模塊現在可由單個器件替代。

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