面向极端高温应用的低功耗、精密、高温器件

AD7981提供出色的交流和直流性能并具有±0.7 LSB INL、−102 dB THD和91 dB SNR的典型规格，因此即使在175°C的高温下，也能实现高动态范围和更好的精度。AD7981的典型INL与 代码的关系图如图2所示。

AD7981在不同温度下宽输入频率范围内的信纳比(SINAD)性能如图3所示。

AD7981通过使功耗和吞吐速率呈线性变化关系，在600 kSPS满吞吐量时功耗典型值约为4 mW，10 kSPS时为70 μW，最大程度地延长了恶劣环境中的电池使用寿命，如图4所示。AD7981在转换之间会自动关断，以便节省功耗。这使该器件特别适合于低采样速率的应用(即使只有几赫兹)，并使电池供电系统实现极低的功耗。

AD7981提供与SPI和其他数字主机兼容的灵活串行数字接口。它可以配置为具有最低I/O计数的简单3线模式，或允许菊花链回读和同步采样选项的4线模式。对于多通道数据采集系统，AD7981可以轻松与多路复用器配合使用，因为它集成了片内采样保持电路，并且SAR架构不存在流水线延迟。

高温封装
拥有能够在高温下工作的高性能芯片时，我们只成功了一半。可靠封装对于必须能承受恶劣高温环境的集成电路至关重要。封装必须能提供对环境的足够保护和与PCB的可靠互连，同时尺寸适合系统的任务剖面。

尽管可靠封装有许多考虑因素，高温环境下其中一个主要故障点是线焊。这种故障在行业中常见的塑料封装中尤其成问题，其中金色焊线和铝焊盘是标准配置。高温会加速金/铝金属间化合物的生长。这些金属间化合物与焊接故障相关联，如脆性焊线和空洞，可能时刻都会发生，如图5所示。为了避免这些故障，ADI使用焊盘金属化(OPM)工艺形成金焊盘表面，以便连接焊线。此单金属系统不会形成金属间化合物，在我们的认证测试中已经证明是可靠的，在195°C条件下预备超过6000小时，如图6所示。尽管ADI在195°C展现出可靠的焊接性能，但是受限于模塑化合物的玻璃化转变温度，塑料封装的额定工作温度最高仅到175°C。

应用示例

上述AD7981重要特性组合，如高性能、稳定性、低功耗和灵活配置，符合恶劣高温环境中精密测量应用的重要性能标准，如地下石油和天然气勘探以及工业、仪器和航空电子应用。

AD7981属于不断增长的高温产品组合，能够实现从传感器到处理器的精密模拟信号处理。AD7981与ADR225 2.5 V基准输出电压源和AD8634/AD8229放大器配套用于信号调理。高额定温度的MEMS惯性传感器，如ADXL206加速度计和ADXRS645陀螺仪，为设计人员提供有关系统方向和运动的信息。使用这些器件的井下钻探仪器仪表的简化信号链

如图7所示。

在此应用中，对各种井下传感器的信号进行了采样，以便收集周围的地质构造数据。这些传感器可能采用电极、线圈、压电或其他传感器的形式。加速度计、磁力计和陀螺仪提供有关钻柱的倾斜、方位角、旋转速率、冲击和振动的信息。其中部分传感器的带宽极低，而其他传感器可能具有音频范围及更高范围的相关信息。AD7981能够从具有不同带宽要求的传感器采样数据，同时保持功效。小尺寸使其可以轻松地在空间受限的布局中容纳多个通道，如井下钻探工具中常用的极窄电路板宽度。此外，灵活的数字接口则允许在要求更苛刻的应用中进行同步采样，同时还允许对低引脚计数的系统进行简单的菊花链回读。

小结

总而言之，极端高温成为恶劣环境系统中的最大挑战之一。但是，新的高额定温度IC(如AD7981)使设计人员能够采用现成的高精度、低功耗且质量可靠的器件，来克服这种挑战。