AD7908/AD7918/AD7928：高速低功耗8通道ADC的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們就來深入探討一下Analog Devices公司推出的AD7908/AD7918/AD7928這三款8通道、1 MSPS、8/10/12位帶通道序列器的ADC，看看它們在性能、功能和應(yīng)用方面有哪些獨特之處。

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產(chǎn)品概述

AD7908、AD7918和AD7928分別為8位、10位和12位的高速、低功耗、8通道逐次逼近型ADC。它們采用單2.7 V至5.25 V電源供電，最高吞吐量可達(dá)1 MSPS。這些器件內(nèi)置低噪聲、寬帶寬跟蹤保持放大器，能夠處理超過8 MHz的輸入頻率。

產(chǎn)品特性亮點

高吞吐量與低功耗

這三款A(yù)DC提供高達(dá)1 MSPS的吞吐量，在3 V電源和最大吞吐量下，功耗最大僅為6 mW。例如，在一些對功耗要求較高的便攜式設(shè)備中，這種低功耗特性可以顯著延長電池續(xù)航時間。

八通道單端輸入與通道序列器

它們擁有八個單端模擬輸入通道，并配備通道序列器，用戶可以預(yù)先選擇通道序列，實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)換。這在需要同時監(jiān)測多個模擬信號的應(yīng)用中非常實用，比如工業(yè)自動化中的多傳感器數(shù)據(jù)采集。

單電源操作與VDRIVE功能

AD7908/AD7918/AD7928可在2.7 V至5.25 V的單電源下工作，VDRIVE功能使串行接口能夠直接連接到3 V或5 V的處理器系統(tǒng)，而不受AVDD的影響。這為不同電壓系統(tǒng)的連接提供了便利，增強(qiáng)了器件的通用性。

靈活的電源/串行時鐘速度管理

轉(zhuǎn)換速率由串行時鐘決定，通過提高串行時鐘速度可以縮短轉(zhuǎn)換時間。同時，器件還具備多種關(guān)斷模式，在較低吞吐量下可最大程度提高電源效率。在全關(guān)斷模式下，電流消耗最大僅為0.5 μA。

無流水線延遲

采用標(biāo)準(zhǔn)的逐次逼近型ADC架構(gòu)，通過CS輸入精確控制采樣時刻，并實現(xiàn)一次性轉(zhuǎn)換控制，避免了流水線延遲，確保數(shù)據(jù)的實時性。

詳細(xì)技術(shù)規(guī)格

動態(tài)性能

在50 kHz輸入頻率下，AD7928的SINAD（信噪失真比）最低可達(dá)70 dB，展現(xiàn)出出色的動態(tài)性能。不同型號在信號噪聲比（SNR）、總諧波失真（THD）等方面也有各自的優(yōu)勢。

直流精度

三款A(yù)DC在分辨率、積分非線性（INL）、差分非線性（DNL）等方面都有嚴(yán)格的規(guī)格要求，確保了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，AD7908的INL和DNL最大誤差為±0.2 LSB，保證了8位分辨率下的無漏碼輸出。

模擬輸入與參考輸入

模擬輸入范圍可通過控制寄存器選擇為0 V至REFIN或0 V至2 × REFIN，參考輸入電壓為2.5 V ±1 V，輸入阻抗典型值為36 kΩ。

邏輯輸入與輸出

邏輯輸入和輸出具有明確的電壓和電流規(guī)格，如輸入高電壓VINH為0.7 × VDRIVE，輸出高電壓VOH為VDRIVE - 0.2 V等，確保與不同邏輯電平的兼容性。

轉(zhuǎn)換速率與功耗

轉(zhuǎn)換時間最大為800 ns（16 SCLK周期，SCLK為20 MHz），吞吐量最大可達(dá)1 MSPS。在不同電源電壓和工作模式下，功耗表現(xiàn)也有所不同，如在5 V電源和20 MHz SCLK下，正常工作模式的功耗最大為13.5 mW。

工作原理與操作模式

控制寄存器

控制寄存器是一個12位的只寫寄存器，通過DIN引腳在SCLK的下降沿加載數(shù)據(jù)。它可以控制通道選擇、輸出編碼、電源模式等功能。例如，通過設(shè)置RANGE位可以選擇模擬輸入范圍，設(shè)置CODING位可以選擇輸出編碼方式（直二進(jìn)制或補(bǔ)碼）。

序列器操作

通過SEQ和SHADOW位的配置，序列器可以實現(xiàn)四種不同的操作模式，包括傳統(tǒng)的單通道選擇模式、編程SHADOW寄存器實現(xiàn)特定通道序列轉(zhuǎn)換模式以及連續(xù)通道轉(zhuǎn)換模式等。這為用戶提供了靈活的通道選擇和轉(zhuǎn)換方式。

電源管理模式

• 正常模式（PM1 = PM0 = 1）：適用于追求最快吞吐量的應(yīng)用，器件始終保持全功率運行，無需考慮上電時間。
• 全關(guān)斷模式（PM1 = 1，PM0 = 0）：所有內(nèi)部電路斷電，但控制寄存器信息得以保留，直到電源管理位改變才會重新上電。
• 自動關(guān)斷模式（PM1 = 0，PM0 = 1）：每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，器件自動進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，喚醒時間為1 μs。在這種模式下，功耗顯著降低，但吞吐量會有所下降。

應(yīng)用與接口

典型連接

在典型連接圖中，AGND引腳連接到系統(tǒng)的模擬地平面，REFIN引腳連接到外部參考源（如AD780），提供穩(wěn)定的參考電壓。VDRIVE引腳可以連接到不同電壓的處理器，實現(xiàn)與不同邏輯電平的接口。

串行接口

串行接口通過SCLK和CS信號控制數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換結(jié)果以串行數(shù)據(jù)流的形式從DOUT引腳輸出，包含通道地址信息和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。同時，通過DIN引腳可以向控制寄存器和SHADOW寄存器寫入配置信息。

微處理器接口

AD7908/AD7918/AD7928可以直接與多種微處理器和DSP進(jìn)行接口，如TMS320C541、ADSP - 21xx和DSP563xx等。在不同的接口中，需要根據(jù)處理器的特點進(jìn)行相應(yīng)的配置，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和轉(zhuǎn)換。

設(shè)計建議與注意事項

接地與布局

在PCB設(shè)計中，應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分開，采用獨立的接地平面，避免數(shù)字信號對模擬信號的干擾。同時，要注意電源線路的布局，使用較大的走線以降低阻抗，減少電源線上的毛刺影響。

參考源選擇

外部參考源的精度直接影響ADC的轉(zhuǎn)換精度，應(yīng)選擇合適的參考源，并在REFIN引腳添加至少0.1 μF的電容進(jìn)行濾波。

電源管理

根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的電源管理模式，在低吞吐量應(yīng)用中可以采用自動關(guān)斷模式以降低功耗，但要注意喚醒時間對轉(zhuǎn)換速率的影響。

總結(jié)

AD7908/AD7918/AD7928這三款A(yù)DC以其高速、低功耗、多通道和靈活的配置等特點，在工業(yè)自動化、儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們在設(shè)計過程中要充分了解其特性和規(guī)格，合理選擇和使用這些器件，以實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。你在使用類似ADC時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。