时间:2025/12/26 20:46:04
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87HF60是一款由Texas Instruments(德州仪器)推出的高性能、高精度的模拟前端(Analog Front-End, AFE)集成电路,专为工业自动化、过程控制和传感器信号调理应用而设计。该芯片集成了多个关键功能模块,包括可编程增益放大器(PGA)、低噪声仪表放大器、多路复用器(MUX)、Σ-Δ型模数转换器(ADC)以及片上参考电压源,能够实现对微弱模拟信号的高保真采集与数字化处理。87HF60特别适用于需要高分辨率和低温漂特性的测量系统,例如压力传感器、热电偶、RTD(电阻温度检测器)、称重传感器等工业级传感设备。其高度集成的设计显著减少了外部元件数量,提高了系统的可靠性并降低了整体成本。该器件采用小型化封装(如TSSOP或VQFN),便于在空间受限的应用中部署,并支持宽电源电压范围和多种接口模式(如SPI或I2C),增强了系统设计的灵活性。此外,87HF60内置自校准和系统校准功能,可有效消除偏移误差、增益误差及温度漂移带来的影响,确保长期运行中的测量稳定性与准确性。
型号:87HF60
制造商:Texas Instruments
通道数:4/8(可配置)
ADC类型:Σ-Δ型
分辨率:24位
采样速率:最高120 SPS(标准模式),可达480 SPS(快速模式)
非线性误差(INL):±2 ppm FSR
偏移误差:±1.5 μV(典型值)
增益误差:±0.005% FSR(典型值)
增益可编程范围:1至128 V/V(步进式)
输入共模电压范围:AVSS + 0.1 V 至 AVDD - 0.1 V
信噪比(SNR):108 dB(有效分辨率约18.3位)
总谐波失真(THD):-105 dB(典型值)
工作电源电压:2.7 V 至 5.5 V(数字与模拟双电源或单电源)
工作温度范围:-40°C 至 +125°C
封装形式:16引脚 TSSOP 或 20引脚 VQFN
通信接口:SPI(支持三线/四线模式),兼容GPIO中断输出
87HF60具备卓越的信号调理能力,其核心特性之一是集成了低噪声、高共模抑制比(CMRR)的仪表放大器,能够在复杂电磁干扰环境下稳定提取微伏级输入信号。该芯片的可编程增益放大器支持从1到128的多种增益设置,允许用户根据不同的传感器输出幅度灵活调整放大倍数,从而最大化ADC的动态范围利用率。Σ-Δ架构的24位ADC提供了极高的分辨率和出色的线性度,结合片内数字滤波器(如sinc3或fir滤波),可有效抑制工频干扰(50/60 Hz)及其谐波成分,提升现场测量精度。芯片还配备了精密的内部参考电压源(典型值2.5 V,温漂低至5 ppm/°C),同时也支持外部参考输入以满足更高精度需求。所有模拟模块均经过激光修调处理,保证了出厂时的高初始精度和长期稳定性。
另一个关键特性是其智能校准机制,包括零点校准、增益校准和系统校准功能,可在上电初始化或运行过程中执行,自动补偿由于温度变化或老化引起的性能漂移。多路复用器支持最多8个差分输入通道或16个单端输入通道的选择,配合独立的通道配置寄存器,使得多传感器系统可以实现无缝切换与独立参数设定。此外,87HF60具有低功耗运行模式,在待机状态下电流消耗可低于1 μA,适合电池供电或绿色节能型工业设备。其数字接口兼容标准SPI协议,并支持菊花链连接方式,允许多个AFE器件共享同一通信总线,简化布线复杂度。整个芯片设计符合工业级EMI/EMC标准,具备过压保护、ESD防护(±4 kV HBM)等功能,确保在恶劣工业环境中长期可靠运行。
87HF60广泛应用于需要高精度模拟信号采集的工业与测量系统中。典型应用场景包括工业PLC(可编程逻辑控制器)中的模拟量输入模块,用于接收来自温度、压力、流量、液位等变送器的标准4-20 mA或0-10 V信号,并将其转换为数字数据供主控单元处理。在称重与力测量系统中,该芯片可用于连接应变桥式传感器(load cell),通过其高输入阻抗和低噪声放大器精确读取毫伏级输出信号,并利用24位ADC实现高达1:10,000以上的有效分辨率,满足OIML C3等级称重仪表的要求。对于温度测量应用,87HF60可直接连接热电偶或铂电阻(如PT100/PT1000),内置冷端补偿算法和激励电流源,简化了RTD测量电路设计。在数据采集系统(DAQ)中,该器件作为核心AFE单元,支持多通道同步采样或轮询扫描,适用于实验室仪器、环境监测设备和自动化测试设备(ATE)。此外,87HF60也适用于医疗诊断设备中的生物电信号前置采集,如便携式心电图机、血压监测仪等,因其低噪声和高共模抑制能力能够有效过滤体表干扰信号。在智能制造和物联网(IIoT)边缘节点中,该芯片可作为智能传感器的核心处理单元,实现本地信号调理与数字化,再通过无线或有线方式上传至云端平台进行进一步分析。其宽温域工作能力和抗干扰设计使其成为严苛工业现场的理想选择。
ADS1256
AD7799
LTC2440