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引言

AD7190BRUZ是Analog Devices公司推出的一款面向高精密测量应用的低噪声完整模拟前端芯片。该器件内置一个低噪声、24位Σ-Δ模数转换器，配合片内低噪声可编程增益放大器，使得微幅信号可以直接接入ADC而无需额外的前置放大电路。对于电子秤、应变计、压力传感器、温度测量和精密仪器等应用而言，AD7190BRUZ将信号调理链路中的多个关键环节——放大、滤波、模数转换——集成于单一芯片，大幅简化了系统设计并提升了测量可靠性。

核心特性与架构解析

超低噪声性能

AD7190BRUZ的核心竞争力在于其噪声性能。在4.7 Hz输出数据速率、增益设置为128的条件下，器件的RMS噪声仅为8.5 nV。这一噪声水平意味着器件能够分辨极其微小的信号变化，对于满量程仅为10 mV的传感器输出信号，有效无噪声分辨率可达22.5位，足以满足最严苛的精密测量需求。器件的温度系数低至5 nV/°C，长期稳定性达到1 ppm/°C，确保了在宽温度范围内的测量一致性。

灵活的多通道输入配置

AD7190BRUZ可配置为两个差分输入通道或四个伪差分输入通道，并配备片上通道排序器。通道排序器允许用户启用多个通道，转换器在每个启用的通道上顺序执行转换，并将结果存储在相应的数据寄存器中。这一设计简化了与主控芯片的通信流程，无需在每次通道切换时重新配置ADC，特别适合多传感器采集系统。

集成化系统功能

除了ADC和PGA之外，AD7190BRUZ还集成了片上4.92 MHz时钟，可用作ADC的时钟源，也可选择外部时钟或晶体。器件提供四个通用数字输出，可直接用于驱动外部开关或控制信号，减少了对外部GPIO资源的占用。内部集成的零延迟功能使输出数据速率可在4.7 Hz至4.8 kHz范围内灵活设定，用户能够在噪声性能和转换速度之间进行权衡。

关键技术参数

数字滤波器与50/60 Hz抑制

AD7190BRUZ提供两种数字滤波器选项，滤波器的选择直接影响编程输出数据速率下的RMS噪声、无噪声分辨率、均方根建立时间以及50 Hz/60 Hz抑制性能。在精密称重和工业测量场景中，电力线干扰是最常见的噪声来源之一。通过合理配置滤波器，AD7190BRUZ可以在50 Hz和60 Hz频率处提供出色的抑制能力，确保测量结果不受交流电源波动的影响。两种滤波器在建立时间和抑制特性上的差异，为设计者提供了根据具体应用需求进行优化的空间。

选型考量与比较

在ADI的精密Σ-Δ ADC产品线中，AD7190BRUZ的定位非常明确。与同系列的AD7192、AD7193和AD7195相比，AD7190的核心优势在于其超低噪声性能和灵活的输入配置。AD7193提供八个差分输入通道，适合更多通道数的应用场景；而AD7190虽然通道数较少，但每通道的噪声性能更为出色，更适合对单通道或双通道测量精度有极致要求的应用。

在选型时，设计者应重点评估以下几个方面：传感器输出信号的幅度和源阻抗决定了所需的增益设置和输入配置方式；目标测量分辨率与更新速率之间的平衡决定了输出数据速率的选择；系统电源架构决定了模拟和数字电源的供电方案。

典型应用场景

电子秤与称重系统。 AD7190BRUZ与称重传感器可以直接接口，只需在模拟输入端添加简单的RC滤波器即可构成完整的电子秤信号链。器件的高增益和低噪声特性使其能够分辨称重传感器满量程十万分之一以下的重量变化，满足高精度商业秤和实验室天平的要求。

应变计与压力传感器。 桥式传感器输出的差分信号幅度通常较小，AD7190BRUZ的内置PGA可直接放大这些信号，无需外部仪表放大器。通道排序器支持多桥路传感器的顺序采集，适合多轴力/扭矩测量系统。

温度与过程控制。 配合热电偶或RTD传感器，AD7190BRUZ可用于高精度的温度测量。器件的低噪声和低漂移特性确保了在工业过程控制环境中长期稳定的测量性能。

精密仪器与测试设备。 在需要高分辨率数据采集的测试仪器中，AD7190BRUZ可作为核心ADC构建多通道精密测量系统，其SPI接口与主流微控制器和DSP兼容，便于系统集成。

开发工具与设计资源

Analog Devices为AD7190BRUZ提供了完整的评估和开发工具链。EVAL-AD7190ASDZ评估套件是功能齐全的评估板，配合SDP-K1控制器板使用，可通过IIO Oscilloscope软件进行设备配置和数据可视化分析，支持时域和频域（最多4096点FFT分析）两种数据展示模式。评估系统采用IIO固件和No-OS驱动程序控制AD719x器件，固件托管于ADI的precision-converters-firmware代码仓库中。

对于嵌入式开发，pyadi-iio Python库支持通过Python脚本进行自动化测试、校准和数据分析，适合需要批量测试或自动化验证的场景。在电路设计层面，CN0102电路笔记提供了基于AD7190的电子秤系统完整参考设计，包括称重传感器接口、模拟输入滤波和电源去耦方案，为设计者提供了经过验证的起点。

结语

AD7190BRUZ将低噪声PGA、24位Σ-Δ调制器、数字滤波器和系统时钟集成于单一芯片，为精密测量应用提供了一个完整的模拟前端解决方案。其8.5 nV的RMS噪声和22.5位的无噪声分辨率，配合灵活的通道配置和滤波器选项，使其能够适应从电子秤到精密仪器的广泛测量需求。对于追求测量精度和系统集成度的设计者而言，AD7190BRUZ是一个经过充分验证且拥有完善开发支持的选择。