ADS9120是一個(gè) 16 位、2.5 MSPS、逐次逼近寄存器（SAR） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），具有增強(qiáng)的性能特性。高吞吐量使開發(fā)人員能夠?qū)斎?a target="_blank">信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，以提高動(dòng)態(tài)范圍和精度 測(cè)量。 該ADS9110是引腳兼容的 18 位 2MSPS 變體ADS9120的。

該ADS9120提高了模擬性能，同時(shí)使用 TI 的增強(qiáng)型 SPI 保持高分辨率數(shù)據(jù)傳輸 特征。 增強(qiáng)的SPI使ADS9120能夠在較低的時(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。
*附件：ads9120.pdf

增強(qiáng)型 SPI 還簡(jiǎn)化了主機(jī)數(shù)據(jù)的打卡，從而使器件非常適合涉及 FPGA 和 DSP 的應(yīng)用。該ADS9120與標(biāo)準(zhǔn) SPI 接口兼容。 這 ADS9120具有內(nèi)部數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)功能，可以附加到ADC數(shù)據(jù)輸出中。主機(jī)使用奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)驗(yàn)證，從而提高了系統(tǒng)可靠性。

該器件支持符合 JESD8-7A 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O、擴(kuò)展的工業(yè)溫度范圍、并采用節(jié)省空間的 4 mm × 4 mm VQFN 封裝。

特性

• 采樣率：2.5 MSPS
• 無(wú)延遲輸出
• 優(yōu)異的直流和交流性能：
  • INL：±0.25 LSB
  • DNL：±0.6 LSB
  • 信噪比：96 dB，總諧波擾：–118 dB
• 寬輸入范圍：
  • 單極差分輸入范圍：±V裁判
  • V裁判輸入范圍：2.5 V 至 5 V，獨(dú)立于 AVDD
• 低功耗：
  • 2.5 MSPS 時(shí)為 9 mW（僅限 AVDD）
  • 2.5 MSPS 時(shí)為 15.5 mW（總計(jì)）
  • 靈活的低功耗模式支持功耗擴(kuò)展和吞吐量
• 增強(qiáng)型SPI（multiSPI?）數(shù)字接口
• 符合JESD8-7A標(biāo)準(zhǔn)的1.8V DVDD數(shù)字I/O
• 在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)完全額定：–40°C 至 +125°C
• 小尺寸：4 mm × 4 mm VQFN

參數(shù)

方框圖

ADS9120 是德州儀器推出的 16 位高速 SAR ADC，采樣速率達(dá) 2.5 MSPS，零數(shù)據(jù)延遲，集成增強(qiáng)型 SPI（multiSPI?）接口，兼具低功耗、高精度與小尺寸特性，封裝為 4 mm×4 mm VQFN，適配測(cè)試測(cè)量、電機(jī)控制、醫(yī)療成像、工業(yè)高精度高速數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)景。

一、核心特性與關(guān)鍵參數(shù)

1. 基礎(chǔ)性能

• 分辨率與采樣速率：16 位無(wú)丟失碼分辨率，最高采樣速率 2.5 MSPS，支持超采樣以提升動(dòng)態(tài)范圍與測(cè)量精度。
• 精度表現(xiàn)：積分非線性（INL）±0.25 LSB（典型值）、最大 ±0.7 LSB（-40°C-125°C）；差分非線性（DNL）±0.25 LSB（典型值）、最大 ±0.7 LSB；失調(diào)誤差典型值 ±0.025 mV，失調(diào)溫漂 1 μV/°C；增益誤差典型值 ±0.01% FS，增益溫漂 0.25 ppm/°C，精度出色。
• 輸入配置：?jiǎn)螛O性全差分輸入，輸入范圍 ±V_REF（V_REF 為 2.5 V-5 V，獨(dú)立于 AVDD）；共模電壓固定為 V_REF/2 ±0.1 V，采樣電容 60 pF（采樣模式）/4 pF（保持模式）。

2. 核心功能

• 動(dòng)態(tài)性能：2 kHz 輸入時(shí) SNR 典型值 96 dB，THD 典型值 - 118 dB，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）≥120 dB，轉(zhuǎn)換噪聲 0.35 LSB，信號(hào)采集質(zhì)量?jī)?yōu)異。
• 接口與防護(hù)：增強(qiáng)型 SPI 接口支持單 / 雙 / 四通道 SDO 輸出及 DDR 模式，2.5 MSPS 時(shí)標(biāo)準(zhǔn) SPI 需 200 MHz SCLK，增強(qiáng)型 SPI 僅需 45 MHz，簡(jiǎn)化板級(jí)設(shè)計(jì)；兼容 JESD8-7A 標(biāo)準(zhǔn) 1.8 V 數(shù)字 I/O，ESD 防護(hù)達(dá) ±2000 V（人體模型）、±500 V（器件充電模型），共模抑制比（CMRR）80 dB（dc-20 kHz）。
• 數(shù)據(jù)校驗(yàn)：支持可編程奇偶校驗(yàn)功能，可選擇對(duì) 4/8/12/16 MSB 計(jì)算偶校驗(yàn)，提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性。

3. 功耗與可靠性

• 功耗特性：2.5 MSPS 采樣率下總功耗僅 15.5 mW（AVDD 單獨(dú)供電時(shí) 9 mW），支持休眠（NAP）和掉電（PD）低功耗模式，NAP 模式電流 500 μA，PD 模式電流 1 μA，功耗隨吞吐量靈活縮放。
• 工作條件：模擬供電（AVDD）1.65 V-1.95 V，數(shù)字供電（DVDD）1.65 V-1.95 V；工作溫度 - 40°C 至 + 125°C，適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境。
• 封裝規(guī)格：24 引腳 VQFN 封裝，尺寸 4 mm×4 mm，暴露熱焊盤建議接地，散熱性能良好。

二、產(chǎn)品型號(hào)關(guān)聯(lián)

ADS9120 與 ADS9110 引腳兼容，后者為 18 位分辨率、2 MSPS 采樣速率的升級(jí)型號(hào)，可根據(jù)精度與速率需求靈活選型。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

適用于測(cè)試測(cè)量設(shè)備、電機(jī)控制系統(tǒng)、醫(yī)療成像設(shè)備、工業(yè)高精度高速數(shù)據(jù)采集模塊等，尤其適配對(duì)功耗、尺寸、精度與速率均有嚴(yán)格要求的場(chǎng)景。

四、設(shè)計(jì)與使用建議

1. 電源與參考

• 電源設(shè)計(jì)：AVDD 與 DVDD 需獨(dú)立供電，各自就近放置 1 μF 陶瓷去耦電容，避免數(shù)字與模擬電源串?dāng)_；模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，降低地環(huán)路干擾。
• 參考配置：支持 2.5 V-5 V 外部參考，參考輸入電流典型值 1.3 mA；建議使用低噪聲精密電壓基準(zhǔn)（如 REF5045），并添加 RC 濾波（推薦 1 kΩ 電阻 + 1 μF 電容），減少基準(zhǔn)噪聲影響。

2. 輸入與校準(zhǔn)

• 輸入保護(hù)：模擬輸入電壓不得超過(guò) - 0.3 V 至 V_REF+0.3 V，建議添加電荷回饋濾波器（RC 電路），電容選用 C0G/NPO 材質(zhì)（容量≥900 pF），串聯(lián)電阻≤10 Ω，平衡穩(wěn)定性與失真性能。
• 校準(zhǔn)與配置：支持內(nèi)部測(cè)試信號(hào)校準(zhǔn)，可通過(guò)寄存器設(shè)置固定數(shù)據(jù)模式（全 0、全 1、5555h、3333h）；提供 4 個(gè)配置寄存器，可靈活設(shè)置低功耗模式、SPI 協(xié)議、數(shù)據(jù)總線寬度、奇偶校驗(yàn)等參數(shù)。

3. 接口與時(shí)序

• SPI 通信：支持 SPI-00/01/10/11 四種協(xié)議，數(shù)據(jù)讀取支持標(biāo)準(zhǔn) SPI、寬總線 SPI（雙 / 四通道）、源同步協(xié)議，適配不同傳輸速率需求；多器件可通過(guò)菊花鏈或星形拓?fù)浼?jí)聯(lián)，擴(kuò)展通道數(shù)。
• 時(shí)序要求：采樣周期最小 400 ns，采集時(shí)間 100 ns，轉(zhuǎn)換時(shí)間 270 ns-290 ns；SCLK 占空比需在 45%-55% 之間，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

五、封裝與訂購(gòu)信息

• 封裝規(guī)格：24 引腳 VQFN（RGE 封裝），尺寸 4 mm×4 mm，熱焊盤需接地以優(yōu)化散熱與機(jī)械性能。
• 訂購(gòu)型號(hào)：批量供應(yīng)型號(hào)如 ADS9120IRGER（3000 個(gè) / 卷）、ADS9120IRGET（250 個(gè) / 卷），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，MSL 等級(jí) 1（無(wú)限制）/2（1 年），峰值回流溫度 260°C，引腳鍍層為 NIPDAU。

六、關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 布局規(guī)范：PCB 需劃分模擬區(qū)與數(shù)字區(qū)，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)反向布線，避免干擾；AVDD/DVDD 去耦電容距引腳不超過(guò) 20 mil，無(wú)過(guò)孔；參考引腳（REFP/REFM）需并聯(lián) 3 個(gè) 10 μF X7R 電容，就近接地。
• 功耗優(yōu)化：低吞吐量場(chǎng)景可啟用 NAP 模式（ACQ 狀態(tài)降功耗）或 PD 模式（深度掉電），根據(jù)實(shí)際采樣速率動(dòng)態(tài)調(diào)整功耗，平衡性能與能耗。
• 前端設(shè)計(jì)：選擇高帶寬、低噪聲、低失真運(yùn)放（如 OPA625、THS4551）作為輸入驅(qū)動(dòng)，運(yùn)放單位增益帶寬需≥4 倍濾波器截止頻率，確保信號(hào) settling 時(shí)間滿足要求。