AD7731 Datasheet, PDF (43/44 Pages) Analog Devices – Low Noise, High Throughput 24-Bit Sigma-Delta ADC

AD7731
PAGE INDEX
Topic
Page
FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
GENERAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
SPECIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
TIMING CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
ORDERING GUIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
DETAILED FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM . . . . . . . 6
SIGNAL PROCESSING CHAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
PIN CONFIGURATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
PIN FUNCTION DESCRIPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
TERMINOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
OUTPUT NOISE AND RESOLUTION
SPECIFICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
ON-CHIP REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Summary Of On-Chip Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Communications Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Data Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Mode Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Filter Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Offset Calibration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Gain Calibration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Test Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
READING FROM AND WRITING TO THE
ON-CHIP REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
CALIBRATION OPERATION SUMMARY . . . . . . . . . . . 21
CIRCUIT DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
ANALOG INPUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Analog Input Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Analog Input Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Bipolar/Unipolar Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Burnout Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
REFERENCE INPUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Reference Detect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
SIGMA-DELTA MODULATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
DIGITAL FILTERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Filter Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
First Stage Filter/SKIP Mode Enabled . . . . . . . . . . . . . . 25
Second Stage Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Normal FIR Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
FASTStep™ Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
CALIBRATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Internal Zero-Scale Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Internal Full-Scale Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
System Zero-Scale Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
System Full-Scale Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Span and Offset Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Power-Up and Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Drift Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
USING THE AD7731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Clocking and Oscillator Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
System Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Single-Shot Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Reset Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Digital Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
POWER SUPPLIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Grounding and Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Evaluating the AD7731 Performance . . . . . . . . . . . . . . . 33
Topic
Page
SERIAL INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Write Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Read Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
CONFIGURING THE AD7731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
MICROCOMPUTER/MICROPROCESSOR
INTERFACING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
AD7731 to 68HC11 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
AD7731 to 8051 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
AD7731 to ADSP-2103/ADSP-2105 Interface . . . . . . . . 38
APPLICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Data Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Programmable Logic Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Pressure Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Temperature Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Bipolar Input Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
OUTLINE DIMENSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
TABLE INDEX
Table
Title
Page
Table I.
Output Noise vs. Input Range and
Update Rate (CHP = 0, SKIP = 1) . . . . . . . 10
Table II.
Peak-to-Peak Resolution vs. Input Range
and Update Rate (CHP = 0, SKIP = 1) . . . . 10
Table III.
Output Noise vs. Input Range and
Update Rate (CHP = 1, SKIP = 0) . . . . . . . 11
Table IV.
Peak-to-Peak Resolution vs. Input Range
and Update Rate (CHP = 1, SKIP = 0) . . . . 11
Table V.
Summary of On-Chip Registers . . . . . . . . . . 12
Table VI. Communications Register . . . . . . . . . . . . . . 13
Table VII. Read/Write Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Table VIII. Register Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table IX. Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table X.
Mode Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Table XI. Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Table XII. Input Range Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table XIII. Channel Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table XIV. Filter Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table XV. SF Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table XVI. Calibration Operations . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table XVII. Reset Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table XVIII. Time to First and Subsequent Outputs
Following Channel Change . . . . . . . . . . . . . 28
Table XIX. Pseudo-Code for Initiating a
Self-Calibration After Power-On/Reset . . . . 36
Table XX. Pseudo-Code for Looping Through Three
Fully-Differential Channels . . . . . . . . . . . . . 36
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