概述
AD5933是一款高精度的阻抗轉換器系統解決方案，片上集成頻率發生器與12位、1 MSPS的模數轉換器(ADC)。用頻率發生器產生的信號來激勵外部復阻抗，外部阻抗的響應信號由片上ADC進行采樣，然后由片上DSP進行離散傅里葉變換(DFT)處理。DFT算法在每個頻率上返回一個實部(R)數據字和一個虛部(I)數據字。

校準之后，很容易算出各掃描頻率點的阻抗幅度和相對相位。計算是利用實部和虛部寄存器內容在片外完成，寄存器內容可以從串行I2C接口讀取。

ADI公司還提供一款類似器件[AD5934]，它是一款2.7 V至5.5 V、250 kSPS、12位阻抗轉換器，內置溫度傳感器，并采用16引腳SSOP封裝。
數據表：*附件：AD5933 1 MSPS、12位阻抗轉換器網絡分析儀技術手冊.pdf

應用

• 電化學分析
• 生物電阻抗分析
• 阻抗頻譜分析
• 復阻抗測量
• 腐蝕監控和保護設備
• 生物醫學和汽車傳感器
• 近程傳感
• 無損檢測
• 材料性質分析
• 燃料/電池狀態監控

特性

• 可編程輸出峰峰值激勵電壓，輸出頻率最高達100 kHz
• 可編程頻率掃描功能和串行I^2^C ^?^ 接口
• 頻率分辨率：27位(<0.1 Hz)
• 阻抗測量范圍：1 kΩ至10 MΩ
• 利用附加電路可測量100 Ω至1 kΩ阻抗
• 內部溫度傳感器(±2°C)
• 內部系統時鐘選項
• 相位測量功能
• 系統精度：0.5%
• 電源電壓：2.7 V至5.5 V
• 溫度范圍：-40°C 至 +125°C
• 16引腳SSOP封裝
• 通過汽車應用認證

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

典型應用

小阻抗測量

如果針對阻抗范圍正確選擇了系統增益設置，AD5933能夠測量高達10 MΩ的阻抗值。

如果用戶在感興趣的掃描頻率范圍內，將小阻抗值（≤500 Ω ）置于VOUT引腳和VIN引腳之間，這會導致流過被測阻抗的電流增加。固定激勵電壓可能無法為跨導放大器提供所需的輸出電流，從而導致VOUT引腳處的電壓下降。為使互易放大器具有單位增益條件，用戶需要有一個與系統校準中所述反饋電阻相似的小值，用于增益因子設置配置部分。VIN引腳上的電壓嚴格偏置為VDD/2。互易放大器的源/漏側電流增加，可能會使放大器在其線性區域之外工作，這會在后續的阻抗測量中導致顯著誤差。

測量小阻抗（ZUNKNOWN）時，必須考慮VOUT引腳處的輸出串聯電阻ROUT的值（見圖35），特別是當輸出串聯電阻值與被測阻抗值（ZUNKNOWN）相近時。如果測量小阻抗時忽略ROUT（即增益因子計算中不考慮），則會在后續的阻抗測量中引入誤差。引入的誤差大小取決于被測阻抗與輸出串聯電阻值的相對大小。

輸出串聯電阻的值取決于VOUT處選擇的輸出激勵范圍，并且與所有硅基制造的分立電阻一樣，存在器件間的容差。輸出串聯電阻的典型值列于表17。

因此，為準確校準AD5933以測量小阻抗，有必要通過充分衰減激勵電壓來降低信號電流，同時在增益因子計算中考慮ROUT值（見增益因子計算部分）。

在器件特性表征期間測量ROUT值，可通過在VOUT處選擇合適的輸出激勵范圍（例如，±2 mA ），并測量引腳處直流電壓的變化來實現。輸出串聯電阻可通過測量所得電流 - 電壓（I-V）曲線斜率的倒數（即1/斜率）來計算。

圖35所示的電路有助于最大程度減少上述問題。該電路的要點在于，將AD5933系統增益保持在其線性范圍內，同時通過額外的外部放大器電路測量小阻抗。外部放大器通過選擇合適的電阻（R1和R2），對VOUT處的峰峰值激勵電壓進行衰減，從而減少流經被測阻抗的信號電流，并最大程度降低阻抗計算中輸出串聯電阻的影響。

在圖35所示的電路中，ZUNKNOWN識別到外部放大器的輸出串聯電阻，通常遠小于1 Ω，具體取決于所使用的運算放大器器件（如AD820、AD8641、AD8531 ）以及負載電流、帶寬和增益。