Texas Instruments ADS7067 16位SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 是一款小型8通道高精度逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。ADS7067具有集成的無電容基準(zhǔn)電壓源和基準(zhǔn)電壓源緩沖器，通過減少外部元件減小整體解決方案尺寸。晶圓級(jí)芯片級(jí)封裝和更少外部元件使該器件適合用于空間受限的應(yīng)用。該器件系列包括ADS7067 (800kSPS)和ADS7066 (250kSPS)速度型號(hào)。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments ADS7067 16位SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

ADS7067內(nèi)置偏移校準(zhǔn)功能，可在系統(tǒng)的寬工作條件下提高精度?？?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程平均濾波器實(shí)現(xiàn)更高分辨率測(cè)量。ADS7067的八個(gè)通道可單獨(dú)配置為模擬輸入、數(shù)字輸入或數(shù)字輸出，從而減小系統(tǒng)尺寸，簡(jiǎn)化混合信號(hào)反饋和數(shù)字控制的電路設(shè)計(jì)。

增強(qiáng)型SPI使ADS7067能夠在較低時(shí)鐘速度下實(shí)現(xiàn)高吞吐量，從而簡(jiǎn)化電路板布局，并降低系統(tǒng)成本。Texas Instruments ADS7067具有循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC) 功能，用于數(shù)據(jù)讀寫操作和上電配置。

特性

• 小尺寸解決方案
  • 1.62mm × 1.62mm WCSP
  • 節(jié)省空間、無電容、2.5V內(nèi)部基準(zhǔn)
• 八通道，可配置為以下任意組合
  • 多達(dá)8路模擬輸入、數(shù)字輸入或數(shù)字輸出
• 可編程平均濾波器
  • 平均用可編程樣本大小
  • 與內(nèi)部轉(zhuǎn)換進(jìn)行平均
  • 20位分辨率，用于平均輸出
• 低漏電流多路復(fù)用器，帶通道排序器：
  • 手動(dòng)模式
  • 實(shí)時(shí)模式
  • 自動(dòng)排序模式
• 出色的交流和直流性能
  • SNR：90dB，THD：-100dB
  • 通過可編程平均濾波器提高SNR
  • INL：±1LSB，16位無失碼
  • 內(nèi)部校準(zhǔn)改善了偏移和漂移
  • 無延遲輸出的高采樣率 (800kSPS)
• 寬工作范圍
  • 0V至VREF和2 x VREF ADC輸入范圍
  • 模擬電源電壓范圍：3V至5.5V
  • 數(shù)字電源電壓范圍：1.65V至5.5V
  • 溫度范圍：-40°C至+125°C
• 增強(qiáng)型SPI數(shù)字接口
  • 高速60MHz SPI接口

功能框圖

德州儀器ADS7067：高性能16位SAR ADC的技術(shù)解析與應(yīng)用

一、產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)的ADS7067是一款小型化、高精度的16位逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，采用8通道設(shè)計(jì)，最高采樣速率達(dá)800kSPS。該器件集成了無電容內(nèi)部基準(zhǔn)和GPIO功能，特別適合空間受限的混合信號(hào)應(yīng)用場(chǎng)景。

?關(guān)鍵特性?：

• ?分辨率與速度?：16位無失碼，800kSPS采樣率(ADS7067)/250kSPS(ADS7066)
• ?通道配置?：8通道可靈活配置為模擬輸入、數(shù)字輸入或數(shù)字輸出
• ?集成特性?：內(nèi)置2.5V無電容基準(zhǔn)、參考緩沖器和可編程平均濾波器
• ?性能參數(shù)?：SNR達(dá)90dB，THD低至-100dB，INL±1LSB
• ?工作范圍?：模擬供電3-5.5V，數(shù)字供電1.65-5.5V，溫度范圍-40°C至+125°C
• ?封裝選項(xiàng)?：1.636mm×1.636mm DSBGA和3mm×3mm WQFN封裝

二、核心技術(shù)解析

1. 模擬輸入與多路復(fù)用器

ADS7067的8個(gè)通道均可獨(dú)立配置為ADC輸入或GPIO，每個(gè)輸入引腳均帶有ESD保護(hù)二極管。模擬輸入等效電路包含采樣開關(guān)(SW)、串聯(lián)電阻(RSW≈150Ω)和采樣電容(CSH≈30pF)。上電時(shí)默認(rèn)所有通道為模擬輸入。

?輸入特性?：

• 輸入電容：30pF(ADC和MUX)
• 輸入范圍：0V至VREF(默認(rèn))或2×VREF(通過RANGE位配置)
• 絕對(duì)輸入電壓：-0.1V至AVDD+0.1V

2. 基準(zhǔn)電壓設(shè)計(jì)

器件提供靈活基準(zhǔn)配置方案：

• ?內(nèi)部基準(zhǔn)?：2.5V±0.3%(25°C)，溫度漂移6-19ppm/°C，需1μF去耦電容
• ?外部基準(zhǔn)?：支持2.4V至AVDD范圍，推薦使用REF60xx系列提高溫漂性能

基準(zhǔn)選擇顯著影響SNR表現(xiàn)，使用5V外部基準(zhǔn)可獲得最佳信噪比。

3. 可編程平均濾波器

通過OSR[2:0]位配置平均因子，可將多個(gè)樣本平均輸出20位結(jié)果：

• 提升有效分辨率(典型ENOB達(dá)14.7位)
• 降低噪聲影響(標(biāo)準(zhǔn)偏差1.05LSB)
• 支持手動(dòng)/自動(dòng)序列模式
• 計(jì)算公式：tAVG = N樣本 × tCYCLE_OSR × 1.06

4. 數(shù)字接口與CRC校驗(yàn)

采用增強(qiáng)型SPI接口(最高60MHz)：

• 內(nèi)置CRC-8-CCITT校驗(yàn)(X8+X2+X1+1多項(xiàng)式)
• 支持4種數(shù)據(jù)輸出格式(可附加通道ID/狀態(tài)標(biāo)志)
• 寄存器讀寫操作包含CRC驗(yàn)證機(jī)制

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 光學(xué)模塊應(yīng)用

?優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)?：

• 小尺寸封裝節(jié)省PCB空間
• 8通道配置支持多光路監(jiān)測(cè)
• 高SNR(85dB@2kHz)保證信號(hào)質(zhì)量
• 可編程平均提升弱光信號(hào)檢測(cè)

2. 醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備

?關(guān)鍵考量?：

• -40°C至+125°C寬溫工作
• 內(nèi)置校準(zhǔn)功能保證長期穩(wěn)定性
• 多參數(shù)同步采集能力(心電、血氧等)
• CRC校驗(yàn)確保數(shù)據(jù)可靠性

?電源設(shè)計(jì)建議?：

• 模擬電源：3.3V/5V LDO，1μF+10μF去耦
• 數(shù)字電源：與MCU電壓匹配(1.8V/3.3V)
• 參考引腳：1-10μF低ESR電容

四、性能優(yōu)化指南

1. 布局布線建議

• 將REF電容盡可能靠近器件引腳
• 模擬/數(shù)字地分割后單點(diǎn)連接
• 避免高速信號(hào)線跨越模擬部分
• 熱焊盤必須接地

2. 校準(zhǔn)與診斷

?校準(zhǔn)流程?：

1. 設(shè)置CAL=1啟動(dòng)偏移校準(zhǔn)
2. 等待CAL自動(dòng)清零(約5ms)
3. 讀取SYSTEM_STATUS確認(rèn)狀態(tài)

?診斷模式?：

• ?位步進(jìn)測(cè)試?：通過BIT_SAMPLE寄存器注入測(cè)試電壓
• ?固定電壓測(cè)試?：使能VTEST_EN激活1.8V測(cè)試源
• 診斷密鑰：0x96解鎖配置寄存器

五、選型對(duì)比