方案编号：APM_GAS_DETECTOR_2016
基于NDIR和PID的ADI
气½探测器解决方案
和新产品
应用简介
这是关于NDIR
(
非色散红外
)
气½探测器解决方案和PID
(
光离子
)
气
½探测器解决方案的第二篇文章。在第一篇文章中，我们讨论
了应用、工½原理、电路架构和设计考虑因素。本文将介绍ADI
I
B
(fA)
1000
V
SY
= 10 V
V
CM
= V
SY
/2
RH < 10%
–40°C to +125°C Limit
100
–40°C to +85°C Limit
10
公司的相关新演示系统和产品。如需阅读第一篇文章，请参考
文末APM
(
每月应用
)
链接。
1
系统设计考虑因素
可靠性
精度、抗干扰½力以及良½的长期稳定性，这些½是NDIR和PID
设计需要考虑的重要因素。为了实现这一目标，可靠的气½探
测器需要½漂移的精确信号链。
0.1
I
B
+
I
B
–
0.01
0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130
Temperature (°C)
分辨率
为了充分发挥传感器动态范围的优势，NDIR和PID探测器的信号
链和电源设计需要考虑½噪声和高分辨率要求。
它具有超½输入偏½电流，在温度范围内经过生产测试，确保
器件满足用户系统的性½目标。集成式防护缓冲器用于隔离印
刷电路板
(PCB)
中的输入引脚防止泄漏，可减少电路板上的器件
数量并简化系统设计。ADA4530-1采用工业标准8引脚SOIC表贴
封装，独特的引脚排列经过优化可防止敏感输入引脚、电源和
输出引脚之间的信号耦合，同时简化保护环走线布线。
ADA4530-1还具有需要½泄漏应用所需的½失调电压、½失
调偏移、½电压和电流噪声特性。为½系统的动态范围最
大，ADA4530-1具有½到½输出级，在10
kΩ负½½下，其通常可驱
动至供电½的30
mV范围内。
ADA4530-1的额定温度范围为−40°C至+125°C工业温度范围，提
供8引脚SOIC封装。
ADI公司新产品
ADA4530-1：飞安级输入偏½电流静电计放大器
ADA4530-1是一款飞安级(10 fA)
输入偏½电流运算放大器，适合用
½静电计，同时集成了防护缓冲器。它具有4.5
V至16 V的工½电
压范围，½其½够在传统的5
V和10 V单电源系统以及±2.5 V和
±5 V双电源系统中工½。
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2
基于NDIR和PID的ADI气½探测器解决方案和新产品
ADI公司解决方案
NDIR系统框图
下面是NDIR气½探测器的系统框图，包括NDIR传感器、带通滤波器、微控制器
(
集成ADC
)
、电源管理和通信接口。
5. Power Management
Battery
DC-to-DC
LDO
6. Interface
4 mA-to-20 mA
3. Microcontroller
Band-Pass
Filter
4. REF
Hz Level
NDIR Sensor
1. Amp
Lamp
Drive
Active
Pyro
RS-485
Band-Pass
Filter
2. ADC
Alarm Unit
Ref
Pyro
1. Amp
T
LCD/KEY
1.
放大器
AD8629/ADA4528-2
2.
模数½换器
AD7798
3.
微控制器
ADuCM361
4.
基准电压源
ADR423/ADR4533
5.
电源管理
ADP2503/ADP2370/
ADP160
6.
接口
AD5420/ADM2483/
AD5749
PID系统框图
下面是PID气½探测器的系统框图，包括PID传感器、跨导放大器、½通滤波器、微控制器
(
集成ADC
)
、电源管理和通信接口。
6. Power Management
Battery
DC-to-DC
LDO
Transimpedance
Amplifier
Low-Pass and Gain
7. Interface
4 mA-to-20 mA
4. Microcontroller
PID Sensor
1. TIA
RS-485
2. Amp
3. ADC
Lamp
Drive
Alarm Unit
~100 kHz/1000 V
LCD/KEY
High DC > 200 V
5. REF
1. TIAs
ADA4530-1/AD549/
AD8605
2.
放大器
ADA4528-2/AD8629
3.
模数½换器
AD7190/AD7175-2
4.
微控制器
ADuCM361
5.
基准电压源
ADR423/ADR4533
6.
电源管理
ADP2503/ADP160/
ADP2370
7.
接口
AD5420/ADM2483/
AD5749
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3
主要产品
产品型号
放大器
ADA4528-2
AD8629
描述
零漂移15
nV/°C (最大值)、超½噪声97 nV p-p (0.1至10Hz)
零漂移20
nV/°C (最大值)、超½噪声0.5
μV
p-p (0.1至10Hz)，二合一封装
最大值：±20
fA (−40°C < T
A
< +85°C)；最大值：±250 fA (−40°C < T
A
< +125°C，
在产品测试中保证)½失调电压：50
μV，
失调漂移：0.13
μV/°C
典型
值；½电压噪声密度：14
nV/√Hz (10 kHz时)；电源电压：4.5 V至16 V
(±2.25 V至±8 V)；½带½：2 MHz
超½偏½电流60
fA (最大值)、超½电流噪声0.16 fA/√Hz
½偏½电流1pA
(最大值)、½电流噪声10 fA/√Hz
140
μA
(最大静态电流)、输出更新速率最高达470 Hz；3通道16½峰峰值
分辨率(任意输出数据速率)
24½Σ-Δ型ADC、23½峰峰值分辨率(最大值)、可编程输出数据速率
(4.7 Hz至4.8 kHz)，2个差分输入或4个伪差分输入
快速输出率：最高可达250
kSPS；24½无噪声分辨率 (20 SPS)；17.2½无
噪声分辨率(250
kSPS)；INL：FSR的±1 ppm
3 V基准电压源，极½漂移：3 ppm/°C (最大值)，½噪声：2
μV
p-p
(0.1至10 Hz)，长期稳定性：50 ppm/√1000 hr
3.3 V基准电压源，极½漂移：2 ppm/°C (最大值)，½噪声：2.1
μV
p-p
(0.1至10 Hz)，长期稳定性：25 ppm/√1000 hr
精密模拟微控制器、ARM
Cortex
®
-M3 32½处理器、6个差分通道、
单通道24½ADC、单通道12½DAC、功耗1.0
mA、290
μA/MHz、
19引脚GPIO、128 kB Flash/EE存储器、8 kB SRAM
38
μA静态电流；2.5
MHz降压-升压DC-DC½换器，支持的输入电压可以
大于、小于或等于调节输出电压
3.0 V至15 V输入、800 mA、1.2 MHz或600 kHz PWM频率、½静态电流
(14
μA)、效率高于90%、电流模式控制架构
2.2 V至5.5 V输入，150 mA最大输出电流，1%初始精度，多达15个固定输
出电压选项：1.2
V至4.2 V；½静态电流：42
μA
16½分辨率；电流输出范围：0 mA至24 mA，0.01% FSR典型总不可调整
误差；3
ppm/°C典型输出漂移；片内基准电压源(10 ppm/°C最大值)
半双工，500
kbps数据速率，5 V或3 V工½电压，½功耗：2.5 mA
(最大值)，2.5 kV隔离
4 mA至20 mA驱动器，电流输出范围：0 mA至24 mA或4 mA至20 mA、
0.03% FSR典型总不可调整误差(TUE)、5 ppm/°C典型输出漂移
优势
零漂移和½噪声有利于打造精度超高的系统；二合一封
装有助于让不同通道保持一致
零漂移和½噪声有利于打造精度超高的系统；二合一封
装有助于让不同通道保持一致
TIAs
ADA4530-1
AD549
AD8605
模数½换器
AD7798
AD7190
AD7175-2
½偏½电流输入20fA适合极½电流测量应用，½噪声和
½失调可带来高精度
在精密TIA测量领域享有盛誉
½成本TIA测量
½功耗Σ-Δ型ADC、高分辨率、高精度
极高分辨率、极高精度
至今全球速度最快、最精确的Σ-Δ型ADC
½漂移、稳定、½噪声基准电压源，ADR42x系列还提供
许多其它输出电压选项
½漂移、超稳定、½噪声基准电压源，ADR45xx系列还提
供许多其它输出电压选项
基准电压源
ADR423
ADR4533
微控制器
ADuCM361
½功耗、超高精度24½Σ-Δ型ADC
电源管理
ADP2503
ADP2370
ADP160
½功耗可延长电池寿½，小型封装、少量外部器件只需
较小的PCB空间
小型3
mm × 3 mm LFCSP封装，只需极少的外围元件
½功耗，集成输出放电电阻，小型封装只需两个1
μF外
部电容
16½分辨率和单调性，支持HART通信
½功耗、具竞争力的价格
½成本、精密4
mA至20 mA驱动器
接口
AD5420
ADM2483
AD5749
设计资源
APM文章
X
亚洲技术支持中心
基于NDIR和PID的ADI气½探测器解决方案—
www.analog.com/cn/apm/gas-detector-ndir-pid.pdf
4006-100-006
模拟与其他线性产品
china.support@analog.com
嵌入式处理与DSP产品
processor.china@analog.com
免费样片申请
www.analog.com/cn/sample
在线购买
www.analog.com/cn/buy
ADI在线技术论坛
ezchina.analog.com
½址
www.analog.com/cn/cic
应用笔记/文章
X
AN-1373：ADA4530-1飞安级输入偏½电流测量
—
www.analog.com/cn/an-1373.pdf
设计工具/论坛
X
视频：集成保护环缓冲器的静电计运算放大器ADA4530-1—
www.analog.com/cn/video/ada430-1
ADuCM361设计工具—
ftp://ftp.analog.com/pub/MicroConverter
Analog Filter Wizard
™
：ADI公司有源滤波器设计工具—
www.analog.com/designtools/cn/filterwizard
ADIsimPower
™
：ADI公司稳压器设计工具—
www.analog.com/cn/adisimpower
ADI中文技术论坛：在线技术支持社区—
ezchina.analog.com
X
X
X
X
参考文献
X
基于电化学传感器的ADI微功耗有毒气½探测器解决方案—
www.analog.com/cn/apm/gas-detector-electrochemical-sensors.pdf
欲查看有关气½探测器的其他资源、工具和产
品信息，请访问：
www.analog.com/cn/instrumentation
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传真
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889
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B
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