8 位 AFE439A2、10 位 AFE539A4 和 12 位 AFE639D2 (AFE39xx) 是使用电压或 PWM 输出进行热电冷却 (TEC) 控制的智能模拟前端 (AFE)。AFE639D2 支持使用 I2C 控制器接口连接外部数字温度传感器。AFE639D2 和 AFE539A4 支持电压输出,AFE439A2 支持 PWM 输出。AFE39xx 支持用于故障管理的比较器通道。这些器件还支持高阻态断电模式,并且在断电期间支持 DAC 通道上的高阻态输出。这些器件具有已预编程为比例积分 (PI) 控制器的集成状态机。AFE39xx 非常适合用于 TEC 控制、温度控制和动态余量控制应用。AFE39xx 集成了高级功能、内部基准和 NVM,使这款智能 AFE 能够用于无处理器 的应用并支持重用设计。
器件型号 | 分辨率 | 封装(1) |
---|---|---|
AFE439A2 | 8 位 | WQFN (16) |
AFE539A4 | 10 位 | |
AFE639D2 | 12 位 |
Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (August 2021)to RevisionA (June 2023)
引脚 | 类型 | 说明 | |
---|---|---|---|
编号 | 名称 | ||
1 | FB0 | 输入 | DAC 通道 0 的电压反馈输入。将此引脚连接到 OUT0 以实现闭环放大器输出。 |
2 | OUT0 | 输出 | DAC 通道 0 的模拟输出。 |
3 | NC | — | 未连接。 |
4 | NC | — | 未连接。 |
5 | NC/SDO/SDA2 | 输入/输出 | 目标模式:此引脚可配置为 SDO 或保持未连接状态。对于 SDO 功能,通过外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 控制器模式:双向 I2C 串行数据总线。 |
6 | SCL/SYNC | 输入 | 目标模式:I2C 串行接口时钟或 SPI 芯片选择输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
7 | A0/SDI/SCL2 | 输入/输出 | 目标模式:I2C 目标模式下的地址配置输入或用于 SPI 的串行数据输入。在 A0 功能中,将此引脚连接到 VDD、AGND、SDA 或 SCL 以进行地址配置。在 SDI 功能中,此引脚不需要端接。 控制器模式:I2C 串行接口时钟输出。 |
8 | SDA/SCLK | 输入/输出 | 目标模式:双向 I2C 串行数据总线或 SPI 时钟输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
9 | NC | — | 未连接。 |
10 | NC | — | 未连接。 |
11 | NC | — | 未连接。 |
12 | AIN1 | 输入 | 比较器的模拟输入。 |
13 | CAP | 功率 | 用于内部 LDO 的外部旁路电容器。在 CAP 和 AGND 间连接一个电容器(约 1.5μF)。 |
14 | 模拟接地 (AGND) | 接地 | 此器件上用于所有电路的接地参考点。 |
15 | VDD | 功率 | 电源电压:1.8V 至 5.5V。 |
16 | VREF/MODE | 输入 | 外部基准或接口模式选择输入。在 VREF/MODE 和 AGND 之间连接一个电容器(约 0.1μF)。当外部基准未使用时,应使用一个上拉电阻器连接到 VDD。如果使用外部基准或处于接口选择模式时,需确保基准电压在 VDD 之后斜升。在接口选择模式下: 将此引脚拉至低电平可启用 I2C 目标或 SPI 通信。 将此引脚拉至高电平可启用 I2C 控制器模式。 |
— | 散热焊盘 | 接地 | 将散热焊盘连接至 AGND。 |
引脚 | 类型 | 说明 | |
---|---|---|---|
编号 | 名称 | ||
1 | AEN | 输入 | ADC 硬件使能引脚。通过上拉电阻器将此引脚连接到 VDD。 |
2 | NC | — | 未连接。 |
3 | NC | — | 未连接。 |
4 | AIN2 | 输入 | 比较器的模拟输入。不使用时,将此引脚拉至 VDD 或 AGND。 |
5 | NC/SDO | 输出 | 此引脚可配置为 SDO 或保持未连接状态。对于 SDO 功能,通过外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
6 | SCL/SYNC | 输入 | I2C 串行接口时钟或 SPI 芯片选择输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
7 | A0/SDI | 输入 | 用于 I2C 的地址配置输入或用于 SPI 的串行数据输入。在 A0 功能中,将此引脚连接到 VDD、AGND、SDA 或 SCL 以进行地址配置。 在 SDI 功能中,此引脚不需要端接。 |
8 | SDA/SCLK | 输入/输出 | 双向 I2C 串行数据总线或 SPI 时钟输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
9 | FB1 | 输入 | DAC 通道 1 的电压反馈输入。将此引脚连接到 OUT1 以实现闭环放大器输出。 |
10 | OUT1 | 输出 | DAC 通道 1 的模拟输出。 |
11 | NC | — | 未连接。 |
12 | AIN0 | 输入 | ADC 通道 0 的模拟输入。 |
13 | CAP | 功率 | 用于内部 LDO 的外部旁路电容器。在 CAP 和 AGND 间连接一个电容器(约 1.5μF)。 |
14 | 模拟接地 (AGND) | 接地 | 此器件上用于所有电路的接地参考点。 |
15 | VDD | 功率 | 电源电压:1.8V 至 5.5V |
16 | VREF/MODE | 输入 | 外部基准或接口模式选择输入。在 VREF 和 AGND 间连接一个电容器(约 0.1μF)。当外部基准未使用时,应使用一个上拉电阻器连接到 VDD。如果使用外部基准或处于接口选择模式时,需确保基准电压在 VDD 之后斜升。在接口选择模式下: 将此引脚拉至低电平可启用 I2C/SPI 通信。 将此引脚拉至高电平可启用独立模式。 |
— | 散热焊盘 | 接地 | 将散热焊盘连接至 AGND。 |
引脚 | 类型 | 说明 | |
---|---|---|---|
编号 | 名称 | ||
1 | AEN | 输入 | ADC 硬件使能引脚。通过上拉电阻器将此引脚连接到 VDD。 |
2 | AIN0 | 输入 | ADC 通道 0 的模拟输入。 |
3 | NC | — | 未连接。 |
4 | NC | — | 未连接。 |
5 | NC/SDO | 输出 | 此引脚可配置为 SDO 或保持未连接状态。对于 SDO 功能,通过外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
6 | SCL/SYNC | 输入 | I2C 串行接口时钟或 SPI 芯片选择输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 |
7 | A0/SDI/DIR | 输入 | 编程模式:用于 I2C 的地址配置输入或用于 SPI 的串行数据输入。在 A0 功能中,将此引脚连接到 VDD、AGND、SDA 或 SCL 以进行地址配置。在 SDI 功能中,此引脚不需要端接。 独立模式:方向输出。 |
8 | SDA/SCLK/PWM | 输入/输出 | 编程模式:双向 I2C 串行数据总线或 SPI 时钟输入。使用外部上拉电阻器将此引脚连接到 IO 电压。 独立模式:PWM 输出。 |
9 | NC | — | 未连接。 |
10 | NC | — | 未连接。 |
11 | NC | — | 未连接。 |
12 | AIN1 | 输入 | 比较器的模拟输入。不使用时,将此引脚拉至 VDD 或 AGND。 |
13 | CAP | 功率 | 用于内部 LDO 的外部旁路电容器。在 CAP 和 AGND 间连接一个电容器(约 1.5μF)。 |
14 | 模拟接地 (AGND) | 接地 | 此器件上用于所有电路的接地参考点。 |
15 | VDD | 功率 | 电源电压:1.8V 至 5.5V |
16 | VREF/MODE | 输入 | 外部基准或接口模式选择输入。在 VREF 和 AGND 间连接一个电容器(约 0.1μF)。当外部基准未使用时,应使用一个上拉电阻器连接到 VDD。如果使用外部基准或处于接口选择模式时,需确保基准电压在 VDD 之后斜升。在接口选择模式下: 将此引脚拉至低电平可启用 I2C/SPI 通信。 将此引脚拉至高电平可启用独立模式。 |
— | 散热焊盘 | 接地 | 将散热焊盘连接至 AGND。 |
最小值 | 最大值 | 单位 | ||
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VDD | 电源电压,VDD 至 AGND | –0.3 | 6 | V |
数字输入至 AGND | -0.3 | VDD + 0.3 | V | |
VFBX 至 AGND | -0.3 | VDD + 0.3 | V | |
VOUTX 或 AINX 至 AGND | -0.3 | VDD + 0.3 | V | |
VREF | 外部基准,VREF 至 AGND | -0.3 | VDD + 0.3 | V |
流入除 OUTx、VDD 和 AGND 引脚以外的任何引脚的电流 | -10 | 10 | mA | |
TJ | 结温 | -40 | 150 | °C |
Tstg | 贮存温度 | –65 | 150 | °C |
最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | ||
---|---|---|---|---|---|
VDD | 提供给接地端 (AGND) 的正电源电压 | 1.7 | 5.5 | V | |
VREF | 提供给接地端 (AGND) 的外部基准电压 | 1.7 | VDD | V | |
VIH | 数字输入高电压,1.7V < VDD ≤ 5.5V | 1.62 | V | ||
VIL | 数字输入低电压 | 0.4 | V | ||
CCAP | CAP 引脚上的外部电容器 | 0.5 | 15 | μF | |
TA | 环境温度 | -40 | 125 | °C |
热指标(1) | AFE439A2、AFE539A4、AFE639D2 | 单位 | |
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RTE (WQFN) | |||
16 引脚 | |||
RθJA | 结至环境热阻 | 49 | °C/W |
RθJC(top) | 结至外壳(顶部)热阻 | 50 | °C/W |
RθJB | 结至电路板热阻 | 24.1 | °C/W |
ΨJT | 结至顶部特征参数 | 1.1 | °C/W |
ΨJB | 结至电路板特征参数 | 24.1 | °C/W |
RθJC(bot) | 结至外壳(底部)热阻 | 8.7 | °C/W |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
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静态性能 | ||||||
分辨率 | AFE639D2 | 12 | 位 | |||
AFE539A4 | 10 | |||||
INL | 积分非线性(1) | AFE639D2 | -4 | 4 | LSB | |
AFE539A4 | -1 | 1 | ||||
DNL | 微分非线性(1) | -1 | 1 | LSB | ||
零代码误差(2) | 将 0d 编码至 DAC,外部基准,VDD= 5.5V | 6 | 12 | mV | ||
将 0d 编码到 DAC 中,内部 VREF,增益 = 4 ×, VDD = 5.5V |
6 | 15 | ||||
零代码误差温度系数(2) | ±10 | µV/°C | ||||
偏移误差(2) | 1.7V ≤ VDD < 2.7V,VFB 引脚短接至 VOUT,DAC 代码:32d(12 位分辨率)、8d(10 位分辨率) | -0.75 | 0.3 | 0.75 | %FSR | |
2.7V ≤ VDD ≤ 5.5V,VFB 引脚短接至 VOUT,DAC 代码:32d(12 位分辨率)、8d(10 位分辨率) | –0.5 | 0.25 | 0.5 | |||
偏移误差温度系数(2) | VFB 引脚短接至 VOUT,DAC 代码:32d(12 位分辨率)、8d(10 位分辨率) | ±0.0003 | %FSR/°C | |||
增益误差(2) | 介于终点代码:32d 至 4064d(12 位分辨率)、8d 至 1016d(10 位分辨率) | –0.5 | 0.25 | 0.5 | %FSR | |
增益误差温度系数(2) | 介于终点代码:32d 至 4064d(12 位分辨率)、8d 至 1016d(10 位分辨率) | ±0.0008 | %FSR/°C | |||
满量程误差(2) | 1.7V ≤ VDD < 2.7V,DAC(满量程) | -1 | 1 | %FSR | ||
2.7V ≤ VDD ≤ 5.5V,DAC(满量程) | -0.5 | 0.5 | ||||
满量程误差温度系数(2) | DAC 处于满量程 | ±0.0008 | %FSR/°C | |||
输出 | ||||||
输出电压 | 基准连接到 VDD | 0 | VDD | V | ||
CL | 容性负载(3) | RL = 无限,相位裕度 = 30° | 200 | pF | ||
相位裕度 = 30° | 1000 | |||||
短路电流 | VDD = 1.7V,满量程输出短接至 AGND 或 零标度输出短接至 VDD |
15 | mA | |||
VDD = 2.7V,满量程输出短接至 AGND 或 零标度输出短接至 VDD |
50 | |||||
VDD = 5.5V,满量程输出短接至 AGND 或 零标度输出短接至 VDD |
60 | |||||
输出电压余量(3) | 至 VDD,DAC 输出空载,内部基准 = 1.21V,VDD ≥ 1.21V × 增益 + 0.2V | 0.2 | V | |||
至 VDD 和 AGND, DAC 输出空载,VDD 处的外部基准(增益 = 1 ×),VREF 引脚未短接至 VDD |
0.8 | %FSR | ||||
至 VDD 和 AGND,VDD = 5.5V 时 ILOAD = 10mA,VDD = 2.7V 时 ILOAD = 3mA,VDD = 1.8V 时 ILOAD = 1mA, VDD 处的外部基准(增益 = 1 ×),VREF 引脚未短接至 VDD |
10 | |||||
ZO | VFB 直流输出阻抗(4) | DAC 输出已启用,内部基准(增益 = 1.5 × 或 2 ×)或 VDD 处的外部基准(增益 = 1 ×),VREF 引脚未短接至 VDD | 400 | 500 | 600 | kΩ |
DAC 输出已启用,内部 VREF,增益 = 3 × 或 4 × | 325 | 400 | 485 | |||
电源抑制比(直流) | 内部 VREF,增益 = 2 ×,DAC 处于中标度, VDD = 5V ±10% |
0.25 | mV/V | |||
动态性能 | ||||||
tsett | 输出电压建立时间 | 1/4 至 3/4 标度和 3/4 至 1/4 标度趋稳至 10%FSR,VDD = 5.5V | 20 | µs | ||
1/4 至 3/4 标度和 3/4 至 1/4 标度趋稳至 10%FSR,VDD = 5.5V,内部 VREF,增益 = 4 × | 25 | |||||
转换率 | VDD = 5.5V | 0.3 | V/µs | |||
加电干扰幅度 | 启动时,DAC 输出被禁用 | 75 | mV | |||
启动时,DAC 输出被禁用,RL = 100kΩ | 200 | |||||
输出使能干扰幅度 | DAC 输出从禁用至启用,DAC 寄存器处于零标度,RL = 100kΩ | 250 | mV | |||
Vn | 输出噪声电压(峰峰值) | f = 0.1Hz 至 10Hz,DAC 位于中标度,VDD = 5.5V | 50 | µVPP | ||
内部 VREF,增益 = 4 ×,f = 0.1Hz 至 10Hz, DAC 处于中标度,VDD = 5.5V |
90 | |||||
输出噪声密度 | f = 1kHz,DAC 位于中标度,VDD = 5.5V | 0.35 | µV/√Hz | |||
内部 VREF,增益 = 4 ×,f = 1kHz,DAC 处于中标度,VDD = 5.5V | 0.9 | |||||
电源抑制比(交流)(4) | 内部 VREF,增益 = 4 ×,200mV 50Hz 或 60Hz 正弦波叠加在电源电压上,DAC 处于中标度 | -68 | dB | |||
代码变化干扰脉冲 | 围绕中标度的 ±1LSB 变化(包括馈通) | 10 | nV-s | |||
代码变化干扰脉冲幅度 | 围绕中标度的 ±1LSB 变化(包括馈通) | 15 | mV |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
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静态性能 | ||||||
偏移误差(1) (2) | 1.7V ≤ VDD ≤ 5.5V,DAC 处于中标度,比较器输入处于高阻态,且 DAC 采用外部基准运行。 | -5 | 0 | 5 | mV | |
偏移误差时间漂移(1) | VDD = 5.5V,外部基准,TA = 125°C,AIN 处于高阻态模式,DAC 处于满量程且 VAIN 为 0V 或 DAC 处于零标度且 VAIN 为 1.84V,10 年连续运行的额定漂移 | 4 | mV | |||
输出 | ||||||
输入电压 | VREF 连接到 VDD,AIN 电阻器网络连接到接地 | 0 | VDD | V | ||
VREF 连接到 VDD,AIN 电阻器网络断开接地 | 0 | VDD (1/3 – 1/100) | ||||
VOL | 逻辑低输出电压 | ILOAD = 100μA,输出处于开漏模式 | 0.1 | V | ||
动态性能 | ||||||
tresp | 输出响应时间 | DAC 处于中标度且具有 10 位分辨率,AIN 输入处于高阻态,AIN 节点处的转换步长为 (VDAC – 2LSB) 至 (VDAC + 2LSB),转换时间在输出的 10% 至 90% 之间测得,输出电流为 100μA,比较器输出配置为推挽模式,DAC 输出的负载电容器为 25pF | 10 | µs |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
---|---|---|---|---|---|---|
分辨率 | AFE539A4 | 10 | 位 | |||
AFE439A2 | 8 | |||||
INL | 积分非线性(1) (2) | -2 | 2 | LSB | ||
DNL | 微分非线性(1) (2) | -1 | 1 | LSB | ||
偏移误差(1) (2) (3) | 1.7V ≤ VDD < 2.7V | -5 | 0 | 5 | mV | |
2.7V ≤ VDD ≤ 5.5V | -5 | 0 | 5 | |||
增益误差(1) (2) (3) | -1 | 1 | %FSR | |||
输入电压 | 外部 VREF = VDD,模拟输入衰减为 1 | 0 | VDD | V | ||
数据速率(2) | ADC 平均设置为 4 个样本 | 1406 | 2008 | SPS | ||
采样电容器 | 10 | pF |