在電子工程師的設(shè)計(jì)工作中，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而選擇一款合適的ADC（模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器）至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下德州儀器（Texas Instruments）的ADS8370，這是一款高性能的16位、600 - kHz A/D轉(zhuǎn)換器，具有眾多出色的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：ads8370.pdf

特性亮點(diǎn)

高精度與高速度

ADS8370擁有600 - kHz的采樣率，能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。其積分非線性（INL）典型值為±0.5 LSB，最大值為±1.25 LSB；微分非線性（DNL）典型值為±0.4 LSB，最大值為±0.75 LSB，確保了高精度的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，它還具備16位無(wú)失碼分辨率，能夠提供更精細(xì)的數(shù)字輸出。

出色的動(dòng)態(tài)性能

在動(dòng)態(tài)特性方面，ADS8370表現(xiàn)卓越。在輸入頻率為1 kHz時(shí)，總諧波失真（THD）低至 - 112 dB，信噪失真比（SINAD）達(dá)到89.5 dB，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）高達(dá)119 dB。這些指標(biāo)使得它在處理復(fù)雜信號(hào)時(shí)能夠保持良好的性能，減少失真和噪聲的影響。

高速串行接口

ADS8370提供了高達(dá)40 MHz的高速串行接口，方便與其他數(shù)字設(shè)備進(jìn)行通信。這種高速接口能夠滿足快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅岣呦到y(tǒng)的整體性能。

低功耗設(shè)計(jì)

該轉(zhuǎn)換器具有多種低功耗模式，包括全功率關(guān)斷和休眠模式。在600 kHz的工作頻率下，功耗僅為110 mW；在休眠模式下，功耗降至15 mW；在全功率關(guān)斷模式下，功耗更是低至10 μW。這種低功耗設(shè)計(jì)使得它在電池供電或?qū)囊筝^高的應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。

內(nèi)置參考和時(shí)鐘

ADS8370內(nèi)置了4.096 - V的參考電壓和轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，減少了外部元件的使用，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，參考電壓輸出具有良好的穩(wěn)定性和精度，能夠?yàn)檗D(zhuǎn)換器提供可靠的參考。

應(yīng)用場(chǎng)景

ADS8370的高性能和低功耗特性使其在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，包括：

• 醫(yī)療儀器：在醫(yī)療設(shè)備中，對(duì)信號(hào)的精度和穩(wěn)定性要求極高。ADS8370的高精度和低噪聲特性能夠滿足醫(yī)療儀器對(duì)信號(hào)采集的需求，例如心電圖機(jī)、血糖儀等。
• 光學(xué)網(wǎng)絡(luò)：在光學(xué)通信系統(tǒng)中，需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行精確的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。ADS8370的高速采樣率和出色的動(dòng)態(tài)性能能夠滿足光學(xué)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)處理的要求。
• 高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：對(duì)于需要高精度數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，ADS8370能夠提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。
• 磁力計(jì)：在磁力計(jì)中，需要對(duì)微弱的磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。ADS8370的高靈敏度和低噪聲特性能夠滿足磁力計(jì)對(duì)信號(hào)處理的需求。

工作原理

ADS8370采用了高速逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，基于電荷再分配原理，本身包含了采樣/保持功能。當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，差分輸入信號(hào)會(huì)被采樣到內(nèi)部電容陣列上，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸入與內(nèi)部功能斷開。

參考電壓

ADS8370既可以使用內(nèi)置的4.096 - V參考電壓，也可以使用外部參考電壓。使用內(nèi)置參考時(shí)，需要將REFOUT引腳與REFIN引腳短接，并在REFIN和REFM引腳之間連接0.1 - μF的去耦電容和1 - μF的存儲(chǔ)電容。使用外部參考時(shí)，參考電壓必須為低噪聲，可通過(guò)在REFIN和REFM引腳之間添加旁路電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。

模擬輸入

模擬輸入通過(guò)+IN和 - IN引腳提供，輸入電壓范圍為 - 0.2 V至 $(+V{REF}+0.2 ~V)$ ，輸入跨度為0 V至 $V{REF}$ 。在采樣期間，輸入電流會(huì)對(duì)內(nèi)部電容陣列進(jìn)行充電，充電完成后，輸入電流為零。因此，模擬輸入源必須能夠在采樣時(shí)間內(nèi)將采樣電容充電到16位的穩(wěn)定水平。

數(shù)字接口

ADS8370提供了與SPI協(xié)議兼容的高速串行接口，數(shù)據(jù)輸出格式可以是2的補(bǔ)碼或直二進(jìn)制，由SB/2C引腳控制。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需要注意避免在指定的安靜區(qū)域進(jìn)行操作，以防止性能下降。

電源管理

ADS8370提供了兩種電源節(jié)省模式：全功率關(guān)斷和休眠模式。

• 全功率關(guān)斷模式：通過(guò)關(guān)閉電源或?qū)D引腳置高來(lái)激活，功耗僅為2 μA?；謴?fù)時(shí)，需要一定的時(shí)間來(lái)加載校準(zhǔn)值，前兩次轉(zhuǎn)換結(jié)果可能不準(zhǔn)確。
• 休眠模式：在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，如果CONVST_QUAL引腳為低，則自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，功耗為3 mA。該模式適用于對(duì)吞吐量要求不高的應(yīng)用，可以在每個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時(shí)使用，以節(jié)省電源。

布局注意事項(xiàng)

為了確保ADS8370的最佳性能，在布局時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

• 隔離數(shù)字和模擬信號(hào)：由于ADS8370通常與數(shù)字邏輯設(shè)備一起使用，因此需要將關(guān)鍵的模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離，減少干擾。
• 電源和地的處理：AGND和BDGND引腳應(yīng)連接到干凈的接地平面，避免與微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器的接地端過(guò)近。+VA和+VBD電源應(yīng)連接到獨(dú)立的電源平面或走線，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜ヱ睢?/li>
• 參考電壓的處理：如果使用外部參考電壓，需要確保參考源能夠驅(qū)動(dòng)旁路電容而不產(chǎn)生振蕩。建議在REFIN和REFM引腳之間直接連接0.1 - μF的旁路電容。

總結(jié)

ADS8370是一款性能卓越的16位A/D轉(zhuǎn)換器，具有高精度、高速度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。它的多種特性和功能使其在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要充分了解其特性和工作原理，并在布局和電源管理等方面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類似ADC的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。