方案编号：APM-SPECTRO-PHOTOMETER-2013 ADI双光束分光光度计解决方案 应用简介 分光光度计是一种能够测量光源波长与强度之间关系的光度计。分光光度计通常用于测量溶液、透明或不透明固体或者气体的透射率或 反射率。分光光度计的使用范围横跨各种科研领域，如物理、材料科学、化学、生物化学和分子生物学。它们广泛应用于很多工业领 域，包括半导体、激光和光学制造、印刷和法医检查，以及研究化学物质的实验室。 最常见的分光光度计用于紫外和可见(UV/VIS)光谱区，其中一些仪器还能在近红外区内工作。本文举例介绍一款采用简化光学系统的通 用分光光度计，其信号链亦可作为UV/VIS和其他分光光度计的参考。 稳定性 在分光光度计的设计中，随时间和温度的漂移是非常重要的考虑因素。为了实现这一目标，需要低漂移的精确信号链，这正是ADI公司 的长处。除元件外，双光束架构同样也是重要的因素。 ADI公司解决方案 系统框图 1. 下面是通用分光光度计的系统框图，其中包括简化光学系统、样本室和参比室、双通道信号调理电路、微控制器(集成ADC)、通信接口 和电源管理。 6. M U X 1. AMP 5.REF 7. SWITCH 2. DIFF AMP 1. AMP 8. INTERFACE 4. MICROCONTROLLER ... REFERENCE ... 6. M U X 1. AMP 3. ADC 7. SWITCH 1. AMP RS-232 USB PHY GPIB 2. DIFF AMP SAMPLE 9. POWER MANAGEMENT DC-To-DC 注：以上信号链代表分光光度计的系统框图。模块的技术要求可变化，下面列出的产品代表满足部分要求的 ADI 解决方案。 www.analog.com/zh/instrumentation LDO 1.放大器 AD8615/ AD8605/ AD8626 2.差动放大器 AD8271/ AD8278 3.模数转换器 AD7798/ AD7799 4.微控制器 5.基准电压源 6.多路复用器 ADuCM361/ ADuC7061 ADR4525/ ADR3425/ ADR291 ADG704/ ADG708/ ADG1609 7.开关 ADG733/ ADG1636 8.接口 9.电源管理 ADM3251E ADP2441/ ADP2370/ ADP160/ ADP7102/ ADP7182 工作原理 简化光学系统提供调制光，该光穿过参比室和样本室。光电二极管等光传感器将参比通道和样本通道内的光束能量转换为电流。后续信 号链将电流转换为电压，然后将信号解调为直流电压。最终，信号传入Σ-∆型ADC；ADC既可单独存在，也可与微控制器集成。ADC获取 参比通道和样本通道的电压幅度，其比值与样本数量有关。 与单光束系统相比，双光束系统有助于在灯光波动情况下获得稳定的结果，并且可以简化操作。调制光法有助于避免环境光的影响和其 他与调制时钟相位不一致的噪声源的影响。 主要产品 产品型号 说明 优势 运算放大器 AD8615 1 pA(最大值，25°C时)，低失调电压：80 µV(典型值)，24 MHz带宽，12 V/µs压摆率，低噪声 8 nV/√Hz，5 V电源，轨到轨输入/输出 低偏置电流(室温)、高速、低噪声、低失调运算 放大器 AD8605 1 pA(最大值，25°C时)，低失调电压：65 µV(最大值)，10 MHz带宽，低噪声8 nV/√Hz， 轨到轨输入/输出 低偏置电流(室温)、高速、低噪声、低失调运算 放大器 AD8626 0.25 pA偏置电流(典型值，室温)，小于2 pA偏置电流(典型值，50°C)，低失调漂移2 µV/°C， 最高±13 V电源，高带宽5 MHz，轨到轨输出 较宽的电源范围，低偏置电流(0°C至50°C)， 低失调漂移 AD8271 增益 = ½、1、2，增益漂移10 ppm/°C，15 MHz和30 V/µs压摆率 低增益漂移和高速，适用于驱动ADC AD8278 低功耗100 µA，G = ½或2，带宽1 MHz 低功耗，带宽充足 AD7798 380 µA静态电流，3通道、16位峰峰值分辨率、最高470 Hz输出更新速率 低功耗、高集成度Σ-∆型ADC，高分辨率和高精度 AD7799 380 µA静态电流，3通道、24位Σ-∆型ADC，最高470 Hz输出更新速率 低功耗、高集成度Σ-∆型ADC，高分辨率和高精度 ADuCM361 精密模拟微控制器，ARM Cortex™ -M3 32位处理器，6个差分通道，单通道24位ADC，单通道 12位DAC，功耗1.0 mA，290 µA/MHz，19引脚GPIO，128 kB Flash/EE存储器，8 kB SRAM。小型封 装，低漂移内部基准电压源(5 ppm典型值)，集成可编程电流源。 低功耗、高精度24位Σ-∆型ADC，4 mA至20 mA 环路应用，小型封装 ADuC7061 基于10 MHz ARM7的精密模拟微控制器，高精度双通道Σ-∆型ADC前端，24位分辨率、16位 ENOB、低于100 Hz输出速率；存储器包括32 kB Flash和4 kB SRAM；其它重要特性包括低于 3 mA的工作电流(MCU内核工作在1 MHz)，适用于4 mA至20 mA环路应用，12位DAC，5 mm×5 mm 32引脚LFCSP小型封装。 低功耗、低成本24位Σ-∆型ADC，4 mA至20 mA 环路应用，小型封装 ADR4525 2.5 V基准电压源，极低漂移：2 ppm/°C(最大值)，低噪声：1.25 µV pp(0.1 Hz至10 Hz)， 长期稳定性：25 ppm/√1000hr，迟滞：50 ppm 低漂移、超稳定、低噪声基准电压源，低迟滞， ADR45xx系列还提供许多其它输出电压选项 ADR3425 2.5 V基准电压源，低漂移8 ppm/°C(最大值)，长期稳定性30 ppm/√1000hr小时，100 µA最大静 态电流，小型SOT23-6封装 低漂移、稳定，ADR34xx系列还提供许多其它 输出电压选项 ADR291 2.5 V基准电压源，12 µA静态电流 低功耗，非常好的漂移和稳定性 差动放大器 ADC 微控制器 基准电压源 2 | ADI双光束分光光度计解决方案 主要产品 (续) 产品型号 说明 优势 Mux ADG704 4通道多路复用器，低导通电阻2.5 ohm(典型值)，低漏电流10 pA(典型值)，低功耗1 µA 低漏电流和低导通电阻有助于构建高精度系统 ADG708 8通道多路复用器，低导通电阻3 ohm(典型值)，低漏电流10 pA(典型值)，低功耗1 µA 低漏电流和低导通电阻有助于构建高精度系统 ADG1609 4通道多路复用器，±8 V电源，低导通电阻4.5 ohm(典型值)，低漏电流20 pA(典型值)， 低功耗1 µA 宽电源范围、低漏电流和低导通电阻有助于 构建高精度系统 ADG733 双通道SPDT开关，低导通电阻2.5 ohm(典型值)，低漏电流10 pA(典型值)，低功耗1 µA 低漏电流和低导通电阻有助于构建高精度系统 ADG1636 双通道SPDT开关，±8 V电源，低导通电阻2.5 ohm(典型值)，低漏电流10 pA(典型值)， 低功耗1 µA 宽电源范围、低漏电流和低导通电阻有助于 构建高精度系统 隔离式RS-232收发器，460 Kbps数据速率，5 V或3.3 V工作电压，15 kV ESD保护，2.5 kV隔离 高集成度隔离式RS-232收发器 开关 接口 ADM3251E 电源管理 ADP2441 4.5 V至36 V输入降压调节器，1 A输出电流，高效率(大于90%)，可调开关频率：300 KHz至1 MHz， 3 mm × 3 mm小型LFCSP封装，高效率 限流保护，外部软启动，热关断 ADP2370 3.0 V至15 V输入降压调节器，800 mA输出电流，1.2 MHz或600K PWM频率，低静态电流14 µA、 小型3 mm × 3 mm LFCSP封装，只需极少的外围 效率高于90%，电流模式控制架构 元件，小尺寸解决方案 ADP160 2.2 V至5.5 V输入LDO，150 mA最大输出电流，超低静态电流：10 µA(输出为10 mA时)，多达15个固 定输出电压选项：1.2 V至4.2 V 低功耗，集成输出放电电阻，小型封装只需2个 1 µF外部电容 ADP7102 20 V输入LDO，300 mA输出电流，低噪声15 µV rms，7个固定输出电压版本和可调版本 高输入电压、低噪声LDO ADP7182 −28 V输入LDO，200 mA输出电流，低噪声：18 µV rms 高输入电压、低噪声负LDO 演示系统 下图为双通道色度计演示系统。详细信息请点击设计资源中的参考电路链接。 www.analog.com/zh/instrumentation | 3 设计资源 参考电路Circuits from the LabTM • 带可编程增益跨阻放大器和同步检波器的双通道色度计 (CN0312)—www.analog.com/zh/CN0312 应用笔记/文章 • 可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大—www.analog.com/library/analogDialogue/china/archives/47-05/pgtia.html 设计工具/论坛 • ADuCM361设计工具—ftp://ftp.analog.com/pub/MicroConverter • 模拟光电二极管向导—www.analog.com/zh/PhotodiodeWizard • ADIsimPower™: ADI公司稳压器设计工具—www.analog.com/adisimpower • ADIsimOpAmp™: ADI公司运算放大器设计工具—www.analog.com/adisimopamp • ADI中文技术论坛：在线技术支持社区—ezchina.analog.com 欲查看有关气体探测器的其他资源、工具和产品信息， 请访问：www.analog.com/zh/instrumentation 亚洲技术支持中心 4006-100-006 模拟与其他线性产品 [email protected] 嵌入式处理与DSP产品 [email protected] 免费样片申请 www.analog.com/zh/sample ADI在线技术论坛 ezchina.analog.com 网址 www.analog.com/zh/CIC Analog Devices, Inc. Worldwide Headquarters One Technology Way P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106 U.S.A. Tel: (1 781) 329 4700 Fax: (1 781) 461 3113 亚太区总部 上海市黄浦区湖滨路 222 号 企业天地大厦 22 层 邮编：200021 电话 : (86 21) 2320 8000 传真 : (86 21) 2320 8222 深圳分公司 深圳市福田中心区 益田路与福华三路交汇处 深圳国际商会中心 4205-4210 室 邮编：518048 电话 : (86 755) 8202 3200 传真 : (86 755) 8202 3222 北京分公司 北京市海淀区 上地东路 5-2 号 京蒙高科大厦 5 层 邮编：100085 电话 : (86 10) 5987 1000 传真 : (86 10) 6298 3574 武汉分公司 湖北省武汉市东湖高新区 珞瑜路 889 号光谷国际广场 写字楼 B 座 2403-2405 室 邮编：430073 电话 : (86 27) 8715 9968 传真 : (86 27) 8715 9931 亚洲技术支持中心 免费热线电话：4006 100 006 电子邮箱： [email protected] 技术专栏： www.analog.com/zh/CIC 样品申请： www.analog.com/zh/sample 在线技术论坛： ezchina.analog.com ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. BRXXXXsc-0-8/13 www.analog.com/zh/instrumentation