AD7938/AD7939：高速低功耗8通道ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而ADC（模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器）的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的精度和效率。今天，我們來深入探討Analog Devices推出的AD7938/AD7939，這兩款12位和10位的高速、低功耗逐次逼近型ADC，它們在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

文件下載：AD7938.pdf

1. 產(chǎn)品概述

AD7938/AD7939能夠在2.7 V至5.25 V的單電源下工作，最高吞吐量可達(dá)1.5 MSPS。它們集成了低噪聲、寬帶寬的差分跟蹤保持放大器，可處理高達(dá)50 MHz的輸入頻率。這兩款芯片采用先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，在高吞吐量下實(shí)現(xiàn)了極低的功耗，并且提供了靈活的電源管理選項(xiàng)。

2. 主要特性

2.1 高吞吐量與低功耗

這兩款A(yù)DC在實(shí)現(xiàn)1.5 MSPS高吞吐量的同時(shí)，功耗控制出色。在3 V電源、1.5 MSPS的條件下，最大功耗僅6 mW；5 V電源、1.5 MSPS時(shí)，最大功耗為13.5 mW。這種低功耗特性使得它們在對功耗敏感的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢，比如電池供電的設(shè)備。

2.2 多通道與靈活輸入配置

AD7938/AD7939擁有8個(gè)模擬輸入通道，并配備通道序列器。用戶可以通過軟件配置模擬輸入，支持8通道單端輸入、4通道全差分輸入、4通道偽差分輸入和7通道偽差分輸入等多種模式，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

2.3 精確的片上參考

片上集成了2.5 V參考，精度高，在25°C時(shí)最大誤差為±0.2%，溫度系數(shù)最大為25 ppm/°C。這個(gè)精確的參考源為ADC的轉(zhuǎn)換提供了穩(wěn)定的基準(zhǔn)，有助于提高轉(zhuǎn)換精度。

2.4 靈活的輸出編碼與接口

輸出編碼可通過控制寄存器選擇為二進(jìn)制或二進(jìn)制補(bǔ)碼。同時(shí)，它們具備高速并行接口，支持字/字節(jié)模式，方便與微處理器和DSP進(jìn)行接口。此外，VDRIVE功能允許并行接口直接連接到3 V或5 V的處理器系統(tǒng)，而不受VDD的影響。

2.5 無流水線延遲

AD7938/AD7939沒有流水線延遲，這意味著在需要實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用中，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

2.6 精確的采樣控制

通過CONVST輸入可以精確控制采樣時(shí)刻，并實(shí)現(xiàn)一次性轉(zhuǎn)換控制。輸入信號(hào)在CONVST的下降沿采樣，同時(shí)轉(zhuǎn)換也在此時(shí)啟動(dòng)。

3. 性能指標(biāo)

3.1 動(dòng)態(tài)性能

在50 kHz輸入頻率下，AD7938的SINAD（信噪失真比）在差分模式下最小為69 dB，單端模式下最小為67 dB；AD7939在差分模式下最小為61 dB，單端模式下最小為60 dB。這些指標(biāo)表明它們在處理高頻信號(hào)時(shí)具有良好的性能。

3.2 直流精度

AD7938的分辨率為12位，積分非線性最大為±1 LSB（差分模式）和±1.5 LSB（單端模式）；AD7939的分辨率為10位，積分非線性最大為±0.5 LSB。這些精度指標(biāo)保證了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 模擬輸入范圍

模擬輸入范圍可通過控制寄存器中的RANGE位進(jìn)行選擇，可選范圍為0 V至VREF或0 V至2 × VREF。不同的輸入范圍可以適應(yīng)不同的信號(hào)源。

4. 工作模式

4.1 電源模式

AD7938/AD7939提供了四種電源模式：正常模式、自動(dòng)關(guān)機(jī)模式、自動(dòng)待機(jī)模式和完全關(guān)機(jī)模式。用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，通過控制寄存器中的PM1和PM0位來選擇合適的電源模式，以實(shí)現(xiàn)最佳的功耗 - 吞吐量比。

4.2 序列器操作

序列器功能允許用戶預(yù)先選擇要轉(zhuǎn)換的通道序列。通過設(shè)置控制寄存器中的SEQ和SHADW位，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多通道操作、可編程序列操作和連續(xù)序列操作等不同模式，提高了系統(tǒng)的靈活性和效率。

5. 應(yīng)用提示

5.1 接地與布局

在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)將模擬和數(shù)字部分分開，并使用獨(dú)立的接地平面。數(shù)字和模擬接地平面應(yīng)在一點(diǎn)連接，形成星型接地。同時(shí)，要注意避免數(shù)字線路在芯片下方布線，以減少噪聲耦合。

5.2 電源去耦

所有模擬電源都應(yīng)使用10 μF鉭電容和0.1 μF電容并聯(lián)進(jìn)行去耦，并將這些電容盡可能靠近芯片放置，以提供低阻抗路徑，減少電源線上的干擾。

5.3 模擬輸入驅(qū)動(dòng)

對于交流應(yīng)用，建議在模擬輸入引腳使用RC低通濾波器，以去除高頻成分。當(dāng)諧波失真和信噪比要求較高時(shí)，應(yīng)使用低阻抗源驅(qū)動(dòng)模擬輸入，必要時(shí)可使用輸入緩沖放大器。

6. 總結(jié)

AD7938/AD7939憑借其高吞吐量、低功耗、多通道靈活配置、精確的參考源和豐富的工作模式等優(yōu)點(diǎn)，成為了許多應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。無論是工業(yè)自動(dòng)化、通信設(shè)備還是醫(yī)療儀器等，都能通過這兩款A(yù)DC實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以充分利用它們的特性，優(yōu)化系統(tǒng)性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似ADC的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。