在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）扮演著至關(guān)重要的角色，它是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁。今天，我們就來深入探討一款優(yōu)秀的 ADC 產(chǎn)品——TI 公司的 ADC122S706，看看它在性能、功能和應(yīng)用方面有哪些獨(dú)特之處。

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一、產(chǎn)品概述

ADC122S706 是一款雙路 12 位、采樣率從 500 kSPS 到 1 MSPS 的同時(shí)采樣 A/D 轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，能夠同時(shí)對兩個(gè)通道的模擬輸入進(jìn)行采樣，有效保留輸入信號之間的相對相位信息。這種同時(shí)采樣的特性使得它在許多需要精確相位信息的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，比如電機(jī)控制、功率監(jiān)測等領(lǐng)域。

二、關(guān)鍵特性分析

1. 同時(shí)采樣與差分輸入

ADC122S706 的最大亮點(diǎn)之一就是真正的同時(shí)采樣功能。在兩個(gè)通道上同時(shí)對模擬輸入進(jìn)行采樣，確保了輸入信號的相位關(guān)系得以準(zhǔn)確保留。而且，它采用差分輸入方式，從內(nèi)部采樣保持電路到整個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器都維持了模擬輸入的差分特性，這使得它具有出色的共模信號抑制能力，能夠有效減少外界干擾對信號的影響。

2. 外部參考與寬輸入共模電壓范圍

該 ADC 支持外部參考電壓，參考電壓范圍可在 1.0V 到 $V_{A}$ 之間變化。這種靈活的參考電壓設(shè)置方式，讓工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求來調(diào)整輸入信號的范圍，提高了設(shè)計(jì)的靈活性。同時(shí)，它還具有較寬的輸入共模電壓范圍，能夠適應(yīng)不同的輸入信號環(huán)境。

3. 高速串行數(shù)據(jù)輸出

ADC122S706 提供雙路高速串行數(shù)據(jù)輸出，輸出數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，并且兼容多種標(biāo)準(zhǔn)，如 SPI?、QSPI?、MICROWIRE 和常見的 DSP 串行接口。通道 A 的轉(zhuǎn)換結(jié)果通過 $D{OUTA}$ 輸出，通道 B 的轉(zhuǎn)換結(jié)果通過 $D{OUTB}$ 輸出。這種設(shè)計(jì)使得它可以很好地替代那些在同時(shí)采樣應(yīng)用中使用兩個(gè)獨(dú)立 ADC 的系統(tǒng)。此外，為了降低功耗，還可以通過外部選擇將其設(shè)置為單路串行數(shù)據(jù)輸出模式。

三、性能指標(biāo)解讀

1. 靜態(tài)特性

• 分辨率與線性度：ADC122S706 具有 12 位分辨率，并且保證無丟失碼。其積分非線性（INL）最大為 ±1 LSB，差分非線性（DNL）最大為 ±0.95 LSB，這表明它在轉(zhuǎn)換過程中能夠提供較高的精度和線性度。
• 偏移誤差與增益誤差：偏移誤差（OE）最大為 ±3 LSB，正增益誤差（GE）最大為 ±5 LSB，負(fù)增益誤差最大為 ±8 LSB。這些誤差指標(biāo)在一定程度上反映了 ADC 在實(shí)際應(yīng)用中的準(zhǔn)確性。

2. 動(dòng)態(tài)特性

• 信噪比與失真：在輸入頻率為 100 kHz、-0.1 dBFS 的條件下，信號 - 噪聲加失真比（SINAD）最小為 69.5 dBc，信噪比（SNR）最小為 71 dBc，總諧波失真（THD）最大為 -83 dBc。這些指標(biāo)表明 ADC 在處理動(dòng)態(tài)信號時(shí)能夠保持較好的性能，減少噪聲和失真的影響。
• 有效位數(shù)：有效位數(shù)（ENOB）最小為 11.25 位，這意味著 ADC 在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)于一個(gè) 11.25 位的理想 ADC，能夠提供較高的信號分辨率。

3. 功耗特性

ADC122S706 在不同的工作模式和電源電壓下具有不同的功耗表現(xiàn)。在 $V{A}=5V$、$V{D}=3V$、采樣率為 1 MSPS 的連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，功耗典型值為 20 mW；而在掉電模式下，功耗可降低至 3 μW。這種低功耗特性使得它在對功耗要求較高的應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢。

四、引腳功能與應(yīng)用電路

1. 引腳描述

ADC122S706 共有 14 個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，$V{REF}$ 為電壓參考輸入引腳，需要連接一個(gè) 1V 到 $V{A}$ 之間的參考電壓；$CHA+$ 和 $CHA-$ 分別為通道 A 的非反相和反相輸入引腳，用于輸入通道 A 的差分信號；$D{OUTA}$ 和 $D{OUTB}$ 分別為通道 A 和通道 B 的串行數(shù)據(jù)輸出引腳。詳細(xì)的引腳功能可以參考數(shù)據(jù)手冊中的引腳描述表格。

2. 應(yīng)用電路示例

• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：圖 48 展示了一個(gè)基本的低成本、低功耗數(shù)據(jù)采集電路。該電路中，模擬和數(shù)字電源引腳由系統(tǒng) +5V 電源供電，2.5V 參考電壓由 LM4040 - 2.5 并聯(lián)參考源產(chǎn)生。這種電路配置簡單，適用于對成本和功耗有要求的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。
• 電流傳感應(yīng)用：圖 49 給出了將一對電流傳感器與 ADC122S706 接口的示例。電流傳感器將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓，然后由 ADC 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于電流傳感器的輸出電壓為單端信號且以 2.5V 共模電壓為中心，因此 ADC122S706 采用單端輸入配置，將傳感器的輸出驅(qū)動(dòng)非反相輸入，傳感器的共模輸出電壓驅(qū)動(dòng)反相輸入。同時(shí)，連接一個(gè) 2.0V 的串聯(lián)參考電壓，以確保 ADC 的所有代碼都能被有效利用。
• 橋傳感器應(yīng)用：圖 50 展示了將 ADC122S706 與一對橋傳感器接口的示例。該應(yīng)用假設(shè)橋傳感器需要緩沖和放大以充分利用 ADC 的動(dòng)態(tài)范圍，因此每個(gè) ADC 輸入的放大級由 LMP7704 中的一對運(yùn)算放大器組成。這種配置可以提供高輸入阻抗和潛在的高放大倍數(shù)，但對橋傳感器產(chǎn)生的噪聲沒有共模抑制能力。

五、使用注意事項(xiàng)

1. 電源與布局

在使用 ADC122S706 時(shí)，電源的穩(wěn)定性和 PCB 布局非常重要。由于 ADC 對電源、參考和地引腳的尖峰信號比較敏感，因此需要為其提供干凈、經(jīng)過良好旁路處理的電源。建議使用 0.1 μF 陶瓷旁路電容和 1 μF 到 10 μF 的電容對電源進(jìn)行旁路，并且將 0.1 μF 電容盡可能靠近 ADC 封裝放置。

在 PCB 布局方面，要將模擬電路和數(shù)字電路分開，盡量縮短時(shí)鐘線的長度，避免數(shù)字電路的噪聲對模擬電路產(chǎn)生干擾。同時(shí)，模擬和數(shù)字線應(yīng)盡量避免交叉，時(shí)鐘線應(yīng)作為傳輸線進(jìn)行處理并進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩私印?/p>

2. 參考電壓

參考電壓源應(yīng)具有低輸出阻抗，并使用至少 0.1 μF 的電容進(jìn)行旁路，最好再并聯(lián)一個(gè) 1 μF 到 10 μF 的較大電容。由于 ADC 的參考輸入不能抑制噪聲和電壓變化，因此如果參考電壓來自電源，需要確保外部參考電路能夠有效抑制電源中的噪聲和紋波。建議使用有源參考源，如 LM4040 和 LM4050 并聯(lián)參考系列以及 LM4132 和 LM4140 系列參考源。

3. 時(shí)序要求

ADC122S706 的正常工作需要滿足一定的時(shí)序要求。例如，$\overline{CS}$ 的下降沿不能與 SCLK 的上升沿同時(shí)發(fā)生，否則可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)提前一位輸出。為了確保 MSB 總是在第 5 個(gè) SCLK 下降沿輸出，$\overline{CS}$ 的下降沿必須滿足時(shí)序規(guī)格中規(guī)定的要求。

六、總結(jié)

ADC122S706 以其出色的同時(shí)采樣功能、高精度的轉(zhuǎn)換性能、靈活的參考電壓設(shè)置和低功耗特性，成為許多應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。無論是電機(jī)控制、功率監(jiān)測，還是數(shù)據(jù)采集和醫(yī)療儀器等方面，它都能夠提供可靠的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換解決方案。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，充分了解和利用 ADC122S706 的特性和優(yōu)勢，將有助于提高設(shè)計(jì)的性能和可靠性。

大家在使用 ADC122S706 的過程中，有沒有遇到過一些有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。